Planteo de hipótesis y respuesta sobre nutrición y fotosíntesis vegetal

¿Cómo podemos saber que las plantas utilizan los nutrientes del suelo para alimentarse?

1. Se plantea la variable independiente: la presencia o ausencia de nutrientes minerales en el medio de cultivo.
2. Hipótesis: Si se cultivan dos grupos idénticos de plantas, uno en suelo (o solución nutritiva) completo y otro en suelo carente de nutrientes minerales, entonces las plantas con nutrientes crecerán más y tendrán hojas verdes, mientras que las sin ellos mostrarán clorosis y menor desarrollo.
3. Se diseñan dos tratamientos: (i) solución nutritiva completa (con N, P, K, Mg, Fe) y (ii) agua destilada o sustrato inerte, manteniendo iguales luz, agua y temperatura.
4. Se miden periódicamente altura, número de hojas y masa fresca; se analiza además la composición de la savia elaborada.
5. Respuesta: Se comprueba la utilización de los nutrientes del suelo al observar que solo las plantas del tratamiento con nutrientes se desarrollan con normalidad; sin ellos aparecen amarillamientos (clorosis por falta de N y Mg), menor crecimiento e incluso la muerte, lo que demuestra que la planta absorbe esos minerales por las raíces para construir sus moléculas.

¿Depende de las plantas la supervivencia de los seres vivos?

1. Hipótesis: Si las plantas son los productores primarios de prácticamente todos los ecosistemas, entonces la mayoría de los seres vivos dependen de ellas de forma directa o indirecta.
2. Se analiza una cadena trófica sencilla: pasto ightarrow conejo ightarrow zorro; el zorro depende indirectamente del pasto.
3. Se considera el intercambio gaseoso: las plantas realizan fotosíntesis 6CO_2 + 6H_2O \xrightarrow{luz} C_6H_{12}O_6 + 6O_2, liberando el oxígeno que usan los organismos aerobios.
4. Las plantas también fijan materia orgánica que, al descomponerse, recicla nutrientes del suelo.
5. Respuesta: Sí. Las plantas son la base de las cadenas y redes tróficas (producción primaria) y son las principales responsable de la generación del oxígeno y de la captura del CO_2 atmosférico; por lo tanto, su supervivencia es condición necesaria para la de casi todos los demás seres vivos.

¿La intensidad luminosa ayuda al rendimiento fotosintético de plantas de clima seco?

1. Hipótesis: Si la luz aporta la energía de la fotosíntesis, entonces al aumentar la intensidad luminosa aumentará la tasa fotosintética, hasta un punto óptimo a partir del cual dejará de aumentar o incluso disminuirá.
2. En plantas xerófilas existe un rango óptimo: con poca luz el factor limitante es la energía; al superar el máximo, se cierran los estomas para ahorrar agua y se reduce el ingreso de CO_2.
3. Puede producirse fotoinhibición: el exceso de luz daña el fotosistema II y disminuye el rendimiento.
4. Se mide el rendimiento como masa seca acumulada o liberación de O_2 por unidad de tiempo bajo distintos niveles de iluminación.
5. Respuesta: Sí, ayuda hasta cierto punto: dentro del rango óptimo mayor luz implica mayor rendimiento fotosintético; muy por encima de ese rango la fotosíntesis se estanca o baja, porque las plantas de clima seco cierran sus estomas y la luz excesiva daña sus pigmentos.

¿La concentración de CO_2 ayuda en el crecimiento de las plantas?

1. Hipótesis: Si el CO_2 es reactivo de la fase oscura (ciclo de Calvin), entonces elevar su concentración por encima del nivel atmosférico aumentará la tasa de fijación de carbono y, con ello, el crecimiento.
2. En el ciclo de Calvin, la enzima RuBisCO fija el carbono: CO_2 + \text{RuBP} \rightarrow 2 \, C_3.
3. Al aumentar [CO_2] hasta cierto valor, la enzima trabaja a su máxima velocidad (V_{max}) y la fotosíntesis sube (efecto de fertilización por CO_2).
4. Por encima de ese punto de saturación, factores como la luz o la disponibilidad de agua pasan a ser limitantes y el crecimiento deja de aumentar.
5. Respuesta: Sí, el CO_2 favorece el crecimiento porque es materia prima de la fotosíntesis; sin embargo, el beneficio es hasta cierto límite de saturación, ya que otros factores (luz, agua, temperatura) también condicionan el desarrollo.