Download 1. Las Semillas: Desde el estado latente hasta la

Germina:
Proyecto de Ciencia y Tecnología
para Estudiantes de Quórum
¿Cómo lo Saben las
Semillas?
Resumen del Proyecto
¿Cómo lo Saben las Semillas?
Resumen del Proyecto:
Los objetivos del proyecto son:
1. Introducir a los estudiantes al proceso de la ciencia a través de actividades de
investigación.
2. Utilizar la red de telecomunicaciones de Quórum para construir una comunidad de
estudiantes investigadores en las escuelas participantes en el Proyecto Quórum.
3. Enseñar a los estudiantes conceptos científicos básicos a través de experimentos
colaborativos en germinación de semillas.
4. Investigar de qué forma las características físicas y químicas del ambiente pueden
influir en la germinación de semillas.
5. Preparar a los estudiantes en las habilidades básicas de investigación durante la
primera etapa del proyecto cuando ellos colaborativamente llevarán a cabo los
mismos experimentos. Ellos luego realizarán sus propias investigaciones en la
segunda etapa del proyecto (investigación avanzada).
Estructura del Proyecto
El proyecto Germina está compuesto por dos etapas secuenciales y progresivas.
En la primera etapa preparatoria, los estudiantes adquirirán las destrezas básicas
necesarias para conducir verdaderas investigaciones. Ellos participarán en
experimentos de colaboración sincronizados, igual que los científicos profesionales, y
compartirán, compararán y analizarán sus hallazgos a través de las telecomunicaciones.
Sus estudiantes experimentarán que la ciencia es un esfuerzo cooperativo y gratificante
unido por protocolos y estándares comunes. Para esta etapa colaborativa, todos
usaremos la misma variedad de semillas de alfalfa, que serán distribuidas a todas las
clases participantes. Utilizaremos las mismas herramientas y procedimientos para
asegurar estandarización a través del proyecto, de la misma forma que trabajan los
científicos profesionales. A pesar de ser un reto, ésta es la única forma de construir una
confianza científica y asegurarnos que nuestros datos son directamente comparables.
Este acercamiento expande las oportunidades de los estudiantes de explorar durante
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Germina:
Proyecto de Ciencia y Tecnología
para Estudiantes de Quórum
¿Cómo lo Saben las
Semillas?
Resumen del Proyecto
cortos períodos de tiempo los efectos de los parámetros físicos y químicos sobre el
crecimiento y desarrollo de las semillas de alfalfa, como la temperatura, intensidad de la
luz, humedad y algunas sustancias químicas, incluyendo fertilizantes, pesticidas y
algunos contaminantes ambientales.
Una vez que hayan sido guiados a través de la primera etapa, sus estudiantes
participarán en la etapa avanzada de nuestra investigación. Usted y sus estudiantes
decidirán qué investigar, como por ejemplo cuáles semillas y parámetros ambientales, y
a través de foros de telecomunicaciones, usted formará grupos de trabajo para que
investiguen sobre la germinación y el crecimiento de las semillas de su escogencia. Esta
secuencia asegurará que sus estudiantes sepan cómo trabajar colaborativamente y sean
capaces de alcanzar las metas de sus investigaciones. Ellos aprenderán conceptos
importantes de biología, física y química, al mismo tiempo que el proceso de la ciencia.
Estructura Anual del Proyecto Germina
Etapa 1:
Etapa 2 :
Actividades
preparatorias
dirigidas.
Todos los
experimentos están
estandarizados.
Las escuelas colaboran en proyectos
determinados por los intereses de los
estudiantes. Los proyectos pueden incluir :
Proyecto #1 Los estudiantes investigan las
condiciones óptimas para la
germinación de semillas locales
específicas.
Proyecto #2 Los alumnos estudian los
efectos de la temperatura,
humedad, o intensidad de la
luz en la germinación de
semillas.
Proyecto #3 Los alumnos estudian el efecto
de contaminantes en la
germinación de semillas.
Las anteriores son ideas preliminares. Los
motivamos a desarrollar sus propios
proyectos y encontrar colaboradores en
otras escuelas.
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¿Cómo lo Saben las
Semillas?
Actividad Uno
Actividad 1. Introducción a Germina
Metas de la Unidad:
1. Introducir a los estudiantes al Proyecto Germina.
2. Introducir a los estudiantes a comprender cómo los parámetros físicos y químicos
del ambiente, incluyendo contaminantes, afectan la germinación y el crecimiento de
las plantas.
3. Ayudar a los estudiantes a entender cómo las semillas germinan en condiciones
ambientales favorables.
4. Ayudar a los estudiantes a entender el estado latente de las semillas durante
condiciones desfavorables para el crecimiento.
Tiempo Requerido:
De uno a tres períodos de clase (de 45-50 minutos cada uno).
Guía para el Maestro:
Estimados Maestros de Germina,
Bienvenidos a Germina. Durante el transcurso del proyecto, utilizaremos lo mejor de la
tecnología para introducir a los estudiantes a la práctica de la ciencia auténtica.
Queremos que los estudiantes aprendan que la ciencia no es una colección de hechos
para memorizar, si no más bien un proceso dinámico y excitante, basado en estándares
rigurosos, que está diseñado para aumentar el conocimiento y la comprensión.
Queremos que sus estudiantes lleven a cabo investigaciones en las que ellos participen
activamente y colaboren con sus compañeros de Germina a través de América Latina.
Mediante el uso de las telecomunicaciones, nuestra aula de trabajo se convertirá en un
laboratorio de ciencias en red.
Desafiamos a los estudiantes a ver tanto el misterio como el significado científico de un
tema al que ellos muy probablemente se han enfrentado cada año desde la edad
preescolar - las plantas. Sus estudiantes pueden experimentar el entusiasmo de una
investigación en el crecimiento y desarrollo controlado de las plantas mediante la
construcción de su propia cámara ambiental de crecimiento y aprender a manipular las
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¿Cómo lo Saben las
Semillas?
Actividad Uno
variables que son críticas para la vida de las plantas. Queremos que vayan más allá del
estudio estándar de anatomía y fisiología vegetal a una experiencia activa de la cercana
y algunas veces frágil relación entre una planta y su ambiente.
Nuestra Primera Actividad
Primero queremos introducir a los estudiantes a Germina y a sus compañeros en
América Latina con los cuales estarán trabajando a través de Quórum. Queremos que
los estudiantes aprendan acerca de la cultura y el ambiente de sus colegas en el
proyecto y recomendamos marcar los sitios de las aulas de trabajo de Germina en un
mapa regional en el aula. Conforme sus estudiantes aprenden más sobre
telecomunicaciones, ellos estarán intercambiando mensajes con otras clases.
En la siguiente actividad los estudiantes se familiarizarán con las telecomunicaciones, la
tecnología que hace posible la investigación colaborativa en nuestras clases.
Procedimientos Recomendados:
1. Lea a su clase la sección “Estimados Estudiantes” o distribuya copias para que cada
uno de los estudiantes la lea.
2. Discuta con sus estudiantes lo que ellos saben sobre la ciencia y los científicos.
Pregúnteles, ¿qué es ciencia? ¿Conocen a algún científico profesional? ¿Están
conscientes de descubrimientos científicos y cómo se desarrollaron estos
descubrimientos? ¿Consideran ellos que la germinación de semillas es un tema
importante para estudiar? ¿Por qué es importante la investigación sobre semillas en
su país y región? Investigue y comente sobre los temas en la sección “Foro de
Discusión” más adelante.
3. Asigne a sus estudiantes la lectura ¿Qué son las Telecomunicaciones? como
preparación para la Actividad 2.
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¿Cómo lo Saben las
Semillas?
Actividad Uno
Guía para el Estudiante:
Estimados Estudiantes,
Bienvenidos a Germina, el componente de ciencias del Proyecto Quórum que utiliza las
telecomunicaciones para unir escuelas de países de América Latina entre sí y con el
resto del mundo. Las telecomunicaciones nos permiten hacer lo que era ciencia ficción
hace apenas unos pocos años: crear una comunidad virtual, “un vecindario digital”, que
nos permita trabajar con nuestros compañeros y amigos en el aula de al lado o en otro
continente. Las telecomunicaciones abren nuestras clases al mundo y nos permiten
intercambiar ideas, cartas y datos, y participar en discusiones de grupo. Agregan
entusiasmo a nuestro aprendizaje.
Telecomunicaciones
En el sentido amplio de su significado, las
telecomunicaciones se refieren a todo tipo de comunicación
electrónica. Esto incluye el telégrafo, el teléfono, la radio,
televisión y comunicaciones de computadora a
computadora. Sin embargo, dentro de las comunidades
educacionales en general y dentro del Proyecto Quórum en
particular, las telecomunicaciones se refieren a
telecomunicaciones basadas en computadoras.
Germina tiene un enfoque especial - investigaciones en ciencias. ¿Por qué decimos
“investigaciones”? Normalmente usted estudia ciencias. Sin embargo la ciencia real es
un proceso; es la búsqueda de conocimiento y comprensión. En Germina, usted
practicará ciencia. Nosotros le introduciremos a investigaciones científicas de una forma
que creemos será interesante y relevante para usted. Así como los árboles más grandes
comienzan de las semillas más pequeñas, nosotros creemos que su proyecto germinará
en una ciencia auténtica.
Y esto es lo que estudiaremos; uno de los fenómenos de la naturaleza más increíbles y
que sin embargo se ha tomado como un hecho - los métodos utilizados por las semillas
para germinar.
Unase a nosotros conforme investigamos ¿COMO LO SABEN LAS SEMILLAS?
¡¿Qué saben?!
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¿Cómo lo Saben las
Semillas?
Actividad Uno
Para responder, debemos entender qué son las semillas. Las plantas utilizan las semillas
para producir nuevas generaciones de plantas y por lo tanto transmitir sus genes. Cada
semilla es el embrión de una nueva planta. Esta consiste del embrión en sí, alimento
almacenado para que el embrión sobreviva y de una cubierta protectora. Las plantas sin
embargo se enfrentan a un obstáculo único en su reproducción, ellas están enraizadas
en la tierra. Las plantas no pueden simplemente dejar caer sus semillas al suelo. Las
semillas germinarían y empezarían a competir con sus padres por el espacio, el agua y
la luz solar. Las plantas vivirían en agrupaciones superpobladas y empezarían a morir.
¡Imagínese una generación tras otra de su familia y parientes viviendo en una sola
habitación sin irse jamás! Para que las plantas puedan sobrevivir de una generación a
otra, sus semillas deben ser transportadas a otro lugar.
Plantas productoras de semilla
Muchas semillas son confundidas frecuentemente con la
fruta que las contiene, como por ejemplo los granos y las
nueces. Las plantas productoras de semilla, las
angiospermas y las gimnospermas, son las plantas más
elevadas en la escala de la evolución. Las plantas inferiores
(musgos y helechos) se propagan por medio de esporas. Las
semillas de las angiospermas, o plantas con flor, se
diferencian de las gimnospermas, o coníferas, y plantas
relacionadas, por estar encerradas dentro del ovario que más
adelante forma la fruta; las semillas de las gimnospermas
yacen expuestas en las escamas de los conos.
La naturaleza ha desarrollado una solución ingeniosa - las semillas hacen “autostop”
hacia nuevas localidades, acarreadas por el viento, flotando en el agua, o transportadas
por animales. Generalmente, el animal se come la semilla, pero en lugar de ser
destruidas en el medio ácido del tracto digestivo, éstas están protegidas por una
envoltura. Más tarde, el animal excreta las semillas intactas en otro sitio. De esta forma
las semillas pueden viajar a muchos kilómetros de distancia de sus padres.
La gran decisión de todas las semillas
¿Germinar o no germinar? Esa es la pregunta... si usted fuera una semilla. Durante el
período de dispersión, las semillas se encuentran en estado latente o durmiente. Ellas
saben que no tienen que germinar hasta que se establezcan en algún lugar donde las
condiciones sean favorables para su crecimiento. ¿Cómo lo saben? Las semillas utilizan
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¿Cómo lo Saben las
Semillas?
Actividad Uno
receptores para evaluar una variedad de condiciones ambientales, como la temperatura,
la humedad, la intensidad de la luz, el espectro de la luz y los agentes químicos de otras
plantas de su misma especie. Cuando las condiciones ambientales son favorables para
su crecimiento, las semillas germinarán. Entonces maravillosamente vuelven a la vida.
Sus células absorben agua, se activan las enzimas, la respiración aumenta, se genera
energía para la biosíntesis y empieza el crecimiento con elongación o división celular.
Sin embargo las semillas son pacientes. Permanecen en estado latente, algunas veces
por muchos años, hasta que se den las condiciones adecuadas, las cuales varían de
especie a especie. Algunas semillas han esperado de ocho a diez mil años si no más,
para germinar. Algunas veces las semillas terminan en ambientes inhóspitos y nunca
germinan. Como en muchos casos, las plantas toman sus propias decisiones de
crecimiento basándose en mensajes ambientales muy específicos, un pequeño cambio en
el clima puede alterar drásticamente la distribución de las plantas que crecen en esa
zona.
¿Son las semillas simplemente semillas? No.
Las semillas varían más que las personas. De acuerdo con el
Libro de Récords Guiness, las semillas más pequeñas son las
de las orquídeas epífitas (plantas no parasíticas que crecen
sobre otras plantas). Treinta y cinco millones de estas
semillas pesan sólo 28 gramos (aproximadamente una onza).
Por otro lado, las semillas más grandes son las del coco
doble o coco de mar (Lodoicea maldivica), el cual crece sólo en
las Seychelles (un archipiélago en el océano Indigo, a
aproximadamente 1,450 Km. de la costa este de Africa) y
produce una fruta de una sola semilla que pesa casi veinte
kilogramos.
¿Por qué los animales quieren comer semillas que no pueden digerir?
Las plantas esconden las semillas en la fruta. El propósito de la fruta es ayudar a
dispersar las semillas. La planta envuelve sus semillas en sus frutas, luego anuncia el
sabor de las frutas por medio del aroma y el color. Un pájaro, por ejemplo, detecta una
cereza roja, se la come y luego sale volando. Más adelante, la semilla de cereza pasa a
través del tracto digestivo del pájaro sin ser dañada y es depositada en el suelo a varios
kilómetros de distancia.
¿Cómo hacer la fruta atractiva?
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¿Cómo lo Saben las
Semillas?
Actividad Uno
Durante el proceso de maduración la fruta se puede volver:
• De un color atractivo, de manera que resalta de sus
alrededores. Para hacer esto, la fruta forma pigmentos
conspicuos.
• Olorosa, para atraer animales cercanos inclusive durante
la noche. Esto lo hacen produciendo compuestos
gaseosos aromáticos.
• Dulce, para gustar al paladar de un animal. La fruta se
vuelve dulce convirtiendo sus ácidos orgánicos y
almidones en azúcar.
• Suave, para hacerse comestible. Esto último se logra por
medio del rompimiento parcial de las paredes celulares
con enzimas hidrolíticas.
Foro de Discusión
Los estudiantes deben describir sus propias experiencias en la germinación y el
crecimiento de las plantas fuera del aula. ¿Cuáles son las plantas favoritas de los
estudiantes? ¿Por qué? ¿Cuáles son las plantas que menos les gusta? ¿Por qué?
¿Qué información puede ser útil para una semilla? ¿Qué “preguntas” podría hacerse
una semilla? Por ejemplo, “¿Estoy enterrada en el suelo a una profundidad adecuada
para germinar?,” “¿Es ésta la estación correcta para germinar?” ¿He sido dispersada por
un animal?”
¿Cuáles son algunas de las plantas y frutas con semillas que comen los estudiantes?
¿Qué le sucede a esas semillas?
¿Qué es la cadena alimenticia y qué lugar ocupan las plantas dentro de ella?
¿Cuál es el proceso mediante el cual las plantas convierten energía en alimento? ¿Cuál
es el producto de este proceso?
Enumere todos los usos beneficiosos de las plantas que le sea posible. ¿Cuáles plantas
no son beneficiosas? ¿Cuáles son molestas o peligrosas? ¿De dónde provienen los
combustibles fósiles?
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¿Cómo lo Saben las
Semillas?
Actividad Uno
Lectura para la Casa
¿Qué son las Telecomunicaciones?
¿Cómo se comunicaba la gente en los tiempos prehistóricos antes de que se inventara el
lenguaje? Con gruñidos, gemidos, gritos y gestos, ninguno de los cuales permitió la
comunicación de pensamientos sutiles o complejos. Los gruñidos, sin embargo,
evolucionaron hasta convertirse en un lenguaje hablado y pronto los humanos estaban
construyendo pirámides.
Sin embargo las palabras habladas alcanzan sólo a aquellos que se encuentran a poca
distancia. Desearle feliz cumpleaños a alguien que se encuentra a 50 kilómetros de
distancia requiere de una larga caminata o de un mensajero. La invención de la palabra
escrita y luego de la imprenta permitió que las palabras pudieran ser almacenadas en
papel, pero comunicarse a larga distancia permaneció siendo difícil y requiriendo
mucho tiempo. Casi a través de toda la historia humana, comunicarse con alguien que
se encontraba lejos tomaba meses, si del todo se podía hacer.
Finalmente, en el siglo 19, los descubrimientos de la ciencia mejoraron enormemente las
comunicaciones a larga distancia. El telégrafo permitió comunicaciones instantáneas de
un punto a otro y el teléfono permitió a la gente hablar a través de los continentes. De
ahí, el prefijo “tele-”, que en griego significa distancia.
El invento de la radio permitió a un mensajero difundir mensajes auditivos instantáneamente a todo un país; e inmediatamente después, la televisión hizo lo mismo con
imágenes en movimiento. Sin embargo, usted no puede utilizar su televisión para
comunicarse con la estación de televisión (por lo menos todavía no).
A un paso mínimo del siglo 21, estamos empezando una de las más dramáticas
revoluciones en comunicación – telecomunicaciones basadas en la computadora.
Quórum, y el Proyecto Germina, intensificarán la educación de las ciencias y enseñarán
comunicación basada en computadoras. A pesar de que no todos los estudiantes
continuarán en la práctica de la ciencia, como ciudadanos del siglo 21, necesitarán
comunicarse a través de la computadora.
Las bases de las telecomunicaciones por computadora son sencillas. La computadora
manda el mensaje al módem que está conectado a ella, el cual lo envía a través de líneas
telefónicas (pronto se estará utilizando las telecomunicaciones inalámbricas) a otro
módem conectado a una computadora en un lugar distinto. Así como una llamada
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Actividad Uno
telefónica, no hay diferencia si la otra computadora se encuentra en un lugar vecino o al
otro lado del océano.
Un módem, que significa modulador-demodulador, es un aparato que se
conecta a la computadora o está dentro de la computadora. El módem
debe estar conectado a una línea telefónica. El módem traduce datos que
recibe de la computadora a un formato que puede ser enviado a través de
la línea telefónica hasta otra computadora. El módem de la otra
computadora traduce los datos de vuelta al formato que la computadora
puede leer y estos datos son desplegados en la pantalla.
Lo que hace tan poderosa la telecomunicación a larga distancia es que una computadora
puede comunicarse con otra o con miles siempre y cuando cada una de ellas esté
conectada a una red. Una red, en esencia, es una malla de líneas de comunicación, ya
sea telefónicas o dedicadas que una computadora puede accesar.
El Proyecto Quórum tiene su propia red de telecomunicaciones que le permitirá a su
escuela comunicarse con otros participantes. En la red de Quórum, los mensajes que los
estudiantes y maestros envían desde sus computadoras son almacenados en el servidor
de la red de área local del laboratorio de la escuela. Al establecerse la comunicación
(casi siempre mediante la vía telefónica) entre la escuela y la oficina donde se encuentra
el Servidor Quórum de la región a la cual pertenece la escuela, la computadora de la
escuela se está comunicando directamente con una computadora remota: el Servidor
Quórum. Durante esta comunicación, todos los mensajes de los estudiantes y maestros
que habían sido almacenados son enviados al Servidor Quórum, para que éste los
transmita a su destino final. Durante la misma comunicación, todos los mensajes
enviados desde otras escuelas son recibidos y distribuidos para ser leídos por los
estudiantes y maestros.
La comunicación entre Servidores Quórum se lleva a cabo a través de varias vías. Una
de ellas es la red de telecomunicaciones de IBM. Esta red enlaza todas las oficinas de
IBM en el mundo entero, y está basada en diversos medios de comunicación como
satélites y líneas de teléfono dedicadas. Los Servidores Quórum también pueden
comunicarse entre sí a través de módem y líneas telefónicas, o a través de la red
mundial conocida como Internet. De esta forma, cualquier estudiante o maestro que
participa en Quórum puede comunicarse en forma directa e individual con cualquier
otro usuario de Quórum, o con cualquier usuario de Internet, sin necesidad de saber
por cuáles de estos medios son transmitidos sus mensajes.
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¿Cómo lo Saben las
Semillas?
Actividad Uno
Otra ventaja de las telecomunicaciones es la habilidad de enviar virtualmente cualquier
tipo de información –– texto, voz, sonido, dibujos, gráficos, tablas, listas, fotografías, e
inclusive animación, vídeo y películas. El tipo de información que usted podrá enviar
dependerá del software que esté usando para manipular la información, y de la
herramienta de correo que utiliza para enviarla. Por ejemplo, si está utilizando
LogoCorreo, podrá enviar páginas de LogoWriter que incluyen animación, sonido,
gráficos, y programas en LogoWriter que el recipiente podrá ejecutar. Utilizando
LLCorreo, podrá enviar proyectos de LinkWay, incluyendo fotografías y vídeos si su
escuela tiene el equipo para manejar este tipo de información. Si usted desarrolla sus
proyectos usando MicroMundos, podrá enviar estos proyectos a otros estudiantes que
participan en Quórum. El programa de comunicación Memp permite el envío de
cualquier tipo de archivos, y la participación en foros de discusión. En el Proyecto
Germina, estaremos enviando cuatro tipos básicos de datos: texto, números, gráficos y
dibujos.
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Germina:
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¿Cómo lo Saben las
Semillas?
Actividad Dos
Actividad 2. Conozca Su Comunidad de Germina
Metas de la Actividad:
1. Introducir a los estudiantes a las telecomunicaciones.
2. Explicar a los estudiantes el papel de las telecomunicaciones en Germina.
3. Capacitar a los estudiantes a preparar mensajes introductorios para otras escuelas e
intercambiarlos a través de la computadora.
4. Introducir a los estudiantes a las técnicas propias del intercambio de datos (Ver
¿Qué son datos?) con otras escuelas a través de la red de telecomunicaciones de
Quórum.
¿Qué son datos?
Los datos son todo tipo de información, pueden ser
representados de múltiples formas - texto, sonido, mapas,
fotografías, gráficos, tablas, vídeo o animación. Algunos
ejemplos de datos pueden ser el nombre de su escuela, una
fotografía de su clase, y las plantas más comunes de su
localidad. Los datos pueden ser enviados desde su
computadora a una computadora en cualquier otro lugar.
Objetivos de la Actividad:
1. Los estudiantes entenderán la importancia de las telecomunicaciones en la sociedad
y en Germina.
2. Los estudiantes aprenderán a intercambiar datos a través de su computadora con
otras escuelas en la red de telecomunicaciones de Quórum.
3. Los estudiantes prepararán y enviarán su mensaje introductorio a otras escuelas de
la red de telecomunicaciones de Quórum.
4. Los estudiantes empezarán a analizar datos.
Tiempo Requerido
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para Estudiantes de Quórum
¿Cómo lo Saben las
Semillas?
Actividad Dos
De dos a tres períodos de clase (de 45-50 minutos cada uno).
Materiales
1. El laboratorio de la escuela debe tener una de las computadoras conectada a un
módem, y éste a su vez debe estar conectado a una línea telefónica, o debe tener una
línea dedicada a una red de telecomunicaciones que le permita accesar un servidor
Quórum.
Un módem, que significa modulador-demodulador, es un aparato que se
conecta a la computadora o está dentro de la computadora. El módem
debe estar conectado a una línea telefónica. El módem traduce datos que
recibe de la computadora a un formato que puede ser enviado a través de
la línea telefónica hasta otra computadora. El módem de la otra
computadora traduce los datos de vuelta al formato que la computadora
puede leer y estos datos son desplegados en la pantalla.
2. El software de telecomunicaciones de Quórum debe estar instalado en el laboratorio
de computación de la escuela. Este incluye el software del cliente de Escuela que
permite la comunicación entre la escuela y la red Quórum, y útiles de correo
mediante los cuales los estudiantes y maestros de la escuela pueden enviar y recibir
mensajes.
Guía para el Maestro
Introducción de sus Estudiantes a las Telecomunicaciones
Estimados Maestros de Germina,
Hoy, ustedes introducirán a sus estudiantes a la espina dorsal de nuestro proyecto –
una tecnología llamada “telecomunicaciones basadas en la computadora,” la cual une a
todas las escuelas participantes. Las “telecomunicaciones basadas en la computadora”
permiten a sus estudiantes intercambiar cualquier dato que esté en su computadora –
sus páginas de LogoWriter, sus proyectos de LinkWay o MicroMundos, sus voces, sus
imágenes, su texto, o números – con sus compañeros vecinos o con los que se
encuentran a medio planeta de distancia. Cada uno de sus estudiantes tiene su propia
“dirección electrónica” que le permite en forma individual intercambiar información
con cualquier otro estudiante de Quórum y con usuarios de otras redes que cubren el
mundo entero. ¡Lo que era ciencia ficción hace diez años es ahora una realidad!
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Germina:
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¿Cómo lo Saben las
Semillas?
Actividad Dos
Las múltiples capacidades y ventajas de las telecomunicaciones basadas en la
computadora ofrecen oportunidades pedagógicas que son imposibles cuando las
comunicaciones dependen solamente del teléfono o el correo. Las telecomunicaciones
basadas en la computadora permiten la existencia de proyectos excitantes y novedosos
como el nuestro. La red de telecomunicaciones de Quórum le permite a sus estudiantes
comunicarse simultáneamente con cientos de escuelas en muchos países, lo mismo que
con la comunidad científica. Esta capacidad es lo que hace a nuestro proyecto
verdaderamente internacional y esto es especialmente importante si nosotros queremos
comprometer significativamente a nuestros estudiantes con una ciencia auténtica.
Las telecomunicaciones basadas en la computadora tendrán un gran impacto en todos
nosotros, y para poder entender por qué, sugerimos que usted discuta con sus
estudiantes la evolución de las telecomunicaciones en la sociedad. Reflexione sobre los
tiempos antiguos cuando las señales de humo, palomas mensajeras o personas
mensajeras eran los únicos medios de comunicación a distancia. Hace casi cien años,
cuando nuestros bisabuelos eran jóvenes, le tomaba a los barcos medio año navegar
para intercambiar mensajes entre Europa y América Latina. Discuta las ventajas de las
comunicaciones instantáneas de hoy sobre las comunicaciones que requerían semanas y
meses. ¿Qué es posible ahora que no lo era hace cien años?
¿Cómo han mejorado las invenciones y la tecnología las comunicaciones a través de la
historia? Recuerde a sus estudiantes que el descubrimiento de la electricidad dio paso al
telégrafo en 1831 y al teléfono en 1876, y luego cómo el progreso en la electrónica de la
radio resultó en la televisión. Haga un gráfico cronológico de las “tele-herramientas” de
los últimos cien años, como el telégrafo, teléfono, radio y televisión. ¿Puede su clase
pensar en algunas otras? Pregunte qué significa el prefijo “tele” y cómo las teleherramientas moldean la vida moderna.
Las computadoras permiten una nueva forma de comunicación. Ellas pueden
comunicar instantáneamente cualquier tipo de dato con otras computadoras por todo el
mundo a través de líneas telefónicas (ondas de radio o fibra óptica). Piense con sus
estudiantes sobre las diferencias entre comunicación basada en la computadora y otros
tipos de comunicación. Compare la computadora con el teléfono o la televisión. ¿Qué
puede hacer el teléfono? Al convertir el sonido en señales eléctricas y viceversa, le
permite a alguien en América Latina conversar con alguien en Siberia. ¿Y qué pasa con
la televisión? Esta convierte señales eléctricas en imágenes. Pero las computadoras de
hoy pueden hacer ambas cosas y mucho más. ¿Pueden sus estudiantes imaginarse
algunos usos para las telecomunicaciones basadas en computadoras? ¿Cómo cambiarán
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¿Cómo lo Saben las
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Actividad Dos
la vida las telecomunicaciones por computadora en comparación con los efectos que el
teléfono y la televisión tuvieron en la sociedad?
Las computadoras hacen más que sólo intercambiar información. Ellas procesan y
almacenan información. Usted puede almacenar el texto de miles de libros en una
computadora y encontrar cualquier palabra en unos segundos. Si usted quiere, puede
imprimir los datos, procesarlos, cambiarlos, analizarlos en diferentes formas, hacer
cálculos o unirlos junto con otros datos. La telecomunicación por computadora será la
tecnología que defina el siglo 21.
Explique a sus estudiantes que ellos están al inicio de una nueva revolución tecnológica.
Esta es similar a la revolución que experimentaron sus padres y abuelos cuando el uso
de la televisión se extendió. Sin embargo, la revolución actual ofrece un potencial
mayor. Considere el ejemplo de la famosa red de telecomunicaciones por computadora
llamada Internet. Esta comenzó hace más de diez años, y ahora une decenas de millones
de personas, negocios, laboratorios y universidades alrededor del mundo. Todas las
universidades tienen acceso a Internet. Y por medio de Quórum, cada uno de sus
estudiantes puede intercambiar mensajes con usuarios de Internet. Las
telecomunicaciones por computadora serán muy comunes en el siglo 21 y llegará el día
en el que enlacen a casi todas las personas sobre la tierra. Sus estudiantes estarán
preparados porque aprenderán sobre telecomunicaciones por computadora no a través
de los libros de texto sino realmente haciendo uso de ellas.
¿Cómo dirigir la actividad?
Hoy sus estudiantes se presentarán ellos mismos, por medio de las telecomunicaciones,
a sus compañeros en el proyecto. Recomendamos fuertemente que para la duración del
Proyecto Germina, al principio de cada actividad, usted divida la clase en equipos. Los
equipos permiten realizar varias tareas concurrentemente, haciéndose un mejor uso del
tiempo adjudicado al Proyecto Germina cada semana. Los equipos también garantizan
que todos los estudiantes tengan una asignación activa, motivando la responsabilidad
individual mientras trabajan juntos en una organización de grupos.
Durante cada actividad, recomendaremos los diferentes equipos y sus labores. Cómo
dividir la clase en equipos depende de usted. Los estudiantes se pueden ofrecer como
voluntarios o usted puede organizar los equipos basándose en sus habilidades y
capacidades.
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Germina:
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¿Cómo lo Saben las
Semillas?
Actividad Dos
Sin embargo, durante la primera actividad de esta unidad, el trabajo de los estudiantes
es individual, ya que es importante que todos conozcan el manejo de las herramientas
de telecomunicaciones.
Fase 1
Durante la primera fase, cada uno de los estudiantes enviará un mensaje introductorio a
sus compañeros de otras clases que están participando en esta unidad. En su diálogo,
deberá incluir su nombre, información sobre su familia, sus pasatiempos, mascotas, qué
intereses tiene en ciencias, y cualquier otra información que quiera compartir.
Si el estudiante está enviando información a otros estudiantes que usan la misma
herramienta de correo (LogoCorreo, MicroMundos o LLCorreo), el mensaje podrá
incluir información gráfica. Sin embargo, si el estudiante está utilizando una
herramienta para comunicarse con alguien que está utilizando una herramienta
diferente, deberá limitar el diálogo a texto (si el estudiante está utilizando LogoCorreo o
MicroMundos, deberá usar el comando ENVIATEXTO).
Fase 2
Divida a los estudiantes en cuatro equipos. Cada equipo será responsable de investigar
y recoger los datos, organizando la información en texto, tablas, gráficos, mapas o
dibujos y transmitirla a las otras clases (si la otra clase no está usando la misma
herramienta de correo, la información deberá limitarse a texto).
Con la ayuda del maestro, los estudiantes en cada equipo se dividirán las labores de
investigar, recoger, resumir y reportar su información.
Equipo A: Su escuela
Los estudiantes trabajarán en pequeños grupos para describir y reportar el nombre de
la escuela, el grado en que están, los temas que están estudiando, el número de
estudiantes en su clase, su lengua materna y otros datos como por ejemplo qué medios
de transporte utilizan los estudiantes para llegar a la escuela, cuánto tiempo tardan en
llegar y a qué distancia viven de la escuela, y cualquier otra información que sus
estudiantes quieran compartir.
Equipo B: Su región geográfica
Los estudiantes trabajarán en pequeños grupos para describir y reportar la latitud,
longitud, tamaño, elevación, formaciones geográficas como valles y montañas, cuerpos
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Germina:
Proyecto de Ciencia y Tecnología
para Estudiantes de Quórum
¿Cómo lo Saben las
Semillas?
Actividad Dos
de agua como ríos, lagos y océanos. Además los estudiantes podrían describir su pueblo
o ciudad.
Equipo C: Inventario ecológico
Los estudiantes trabajarán en pequeños grupos para describir y reportar la variedad de
plantas y animales característicos de su región, lo mismo que el clima típico de la zona.
Equipo D: Sus preocupaciones ambientales
Los estudiantes trabajarán en pequeños grupos para describir y reportar los problemas
ambientales más importantes que afectan su región, enfatizando aquellos que les
interesan más.
Envío de los reportes
Usted y su clase utilizarán uno de los útiles de correo (LogoCorreo, MicroMundos o
Memp) para reportar los resultados de sus trabajos a las otras clases. Con el mismo
software podrán recibir los resultados de las otras escuelas que participan en esta
unidad de Germina.
Conectando Disciplinas (Opcional)
Idiomas Extranjeros. Los estudiantes pueden tratar de comunicarse con estudiantes de
otro país en su idioma (por ejemplo, mandar un mensaje a Brasil en portugués, o en
inglés a una escuela en Estados Unidos). Si están recibiendo clases de otro idioma en la
escuela, pueden pedir ayuda durante esas clases, o a sus padres y amigos para traducir
sus mensajes.
Escritura y Composición. Los estudiantes pueden escribir una historia de ciencia ficción
sobre las telecomunicaciones del futuro.
Estudios Sociales. Los estudiantes pueden preguntar a sus maestros de estudios
sociales sobre los países que estudiarán durante el año y determinar si hay escuelas de
Quórum en estos países. Pueden preparar y enviar mensajes a estas escuelas
preguntando sobre temas relacionados con las clases de estudios sociales.
Música. Los estudiantes pueden preparar una grabación de la música característica de
la cultura de su región e intercambiarla con otra localidad de Quórum que sea muy
diferente a la propia. Incluya alguna música tradicional y alguna contemporánea.
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¿Cómo lo Saben las
Semillas?
Actividad Dos
Guía para el Estudiante:
Comunicaciones en las ciencias
La comunicación es crítica dentro de la comunidad científica. Ésta le permite a los
científicos utilizar los resultados de otros en su propia investigación y permite el uso
más efectivo de los recursos y el tiempo. Aún más, cuando los científicos hacen públicos
sus datos, sus hallazgos son sujetos a evaluación por otros científicos, lo cual asegura
estándares altos y precisión.
Para apreciar la comunicación dentro de las ciencias, considere el papel que ha jugado
las revistas científicas. Su aparición hace varios cientos de años revolucionó las
comunicaciones científicas y consecuentemente la ciencia en sí. Antes de que existieran
estas revistas, los científicos se comunicaban por cartas escritas a mano y usualmente
sólo con unos pocos colegas. Era difícil establecer una comunidad de científicos unida
por intereses comunes. Un científico haciendo investigación podría no saber que otro
científico en otro lugar había realizado una investigación similar. La aparición de
revistas facilitó a los científicos un foro accesible, parecido a una cartelera en la cual
ellos podían intercambiar ideas, compartir y criticar los descubrimientos de cada uno y
construir sobre el trabajo de otros.
Las revistas científicas, sin embargo, tienen algunos inconvenientes. Su impresión y
distribución por correo es costosa y algunas veces se requiere de uno o dos años para
publicar los resultados de una investigación. Por esto es que los foros, conferencias y
simposios se han vuelto tan importantes. Todos los años, los científicos viajan a este tipo
de reuniones para comunicarse con sus colegas.
Las telecomunicaciones combinan muchas de las ventajas tanto de las revistas como de
las reuniones científicas, y hoy ejercen un gran impacto en la comunidad científica, tal
vez un impacto mayor que el que las revistas tuvieron en la ciencia durante los siglos 17
y 18. En estos momentos, las redes de telecomunicaciones están conectando a casi todos
los científicos en una comunidad científica global.
Quórum permitirá a los participantes del Proyecto Germina intercambiar los resultados
de sus investigaciones y construir sobre los resultados de otros, tanto de escuelas lejanas
como vecinas, aprovechando las ventajas que ofrecen las telecomunicaciones, y de la
misma forma que lo hacen los científicos.
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¿Cómo lo Saben las
Semillas?
Actividad Dos
¿Cómo Funcionan las Telecomunicaciones?
El lenguaje humano está compuesto por sonidos que nuestra voz produce. Cuando
nosotros hacemos ciertos sonidos, formamos palabras y oraciones. Asignando letras a
sonidos específicos, podemos grabar y almacenar el lenguaje en papel en forma de
escritura. Suponga que usted quiere comunicar a los estudiantes de otra escuela cuáles
han sido las plantas dominantes en su región durante los últimos años. La manera
tradicional sería leer su lista de especies y convertirla en sonidos al hablar por teléfono.
Los estudiantes de la otra escuela convertirán los sonidos otra vez a números y los
escribirán en una hoja de papel.
La tecnología de hoy ofrece una mejor manera de comunicar datos - telecomunicaciones
basadas en la computadora. Las computadoras también utilizan un lenguaje, pero su
lenguaje está basado en 0s y 1s. Todos los datos dentro de una computadora están
representados por 0s y 1s - texto, sonido, fotografías, ecuaciones, mapas, e incluso vídeo.
Cuando usted escribe sus datos en una computadora, la computadora los traduce a una
secuencia de 0s y 1s.
Usted puede telecomunicar su información directamente desde su computadora hasta
la computadora en otra escuela. Hacerlo de esta manera no sólo elimina errores
humanos al registrar los datos, si no que también es más rápido y permite a los
estudiantes que reciben los datos verlos en una gran variedad de formatos en su
computadora. Graficando los datos en una hoja de cálculo electrónica, ellos pueden
fácilmente manipular los datos para mostrar los valores más altos y más bajos, los
valores promedio o mostrar los números en una tabla de manera que puedan observar
si sus niveles han ido aumentando o disminuyendo a través del tiempo.
Si su escuela envía los datos a través de líneas telefónicas, se convierten primero los 0s y
1s en sonidos de la misma forma que usted dice los números en un teléfono. El circuito
que traduce los 0s y 1s en sonidos es llamado modulador. Los moduladores más
simples mandan un tono específico para decir “cero” y otro para “uno”. Si usted
pudiera escuchar una conversación entre dos módems, oiría cambios muy rápidos de
estos dos tonos. Moduladores más rápidos codifican la información en formas más
sofisticadas. Su conversación suena como lluvia fuerte.
Al otro lado de la línea, se necesita otro circuito llamado el demodulador para convertir
los sonidos de nuevo a 0s y 1s. El modulador y el demodulador siempre van en pares y
su nombre es acortado módem.
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Germina:
Proyecto de Ciencia y Tecnología
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¿Cómo lo Saben las
Semillas?
Actividad Dos
A veces es un problema coordinar los módems para que se hablen en un mismo idioma.
No todos los módems se entienden unos a otros. El mayor problema en coordinar los
módem es que sus velocidades sean la misma. Conforme la electrónica se ha vuelto más
y más sofisticada, los ingenieros han sido capaces de aumentar la velocidad a la que
estos módems pueden enviar y recibir información. Los módems se califican de acuerdo
con el número de 0s y 1s que pueden enviar por segundo. Un solo dígito que puede ser
un 0 o un 1 se llama bit. Durante la última década, los módem han aumentado su
velocidad desde 120 bits por segundo (bps) hasta 300, 1,200, 2,400, 4,800, 9,600, 14,400 y
28,800 y los módems más poderosos permiten comunicación a más de 56,000 bps. Usted
puede apreciar la capacidad apenas naciente de las telecomunicaciones al tratar de
imaginar el leer una hilera de 56,000 dígitos en un segundo.
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¿Cómo lo Saben las
Semillas?
Actividad Tres
Actividad 3. Control Ambiental en el Crecimiento de las
Plantas
Metas de la Actividad:
1.
Introducir a los estudiantes la necesidad de un ambiente controlado para el
crecimiento y desarrollo experimental de las plantas.
2. Enfatizar el papel de los factores ambientales como mensajes, controlando la
distribución y el desarrollo de las plantas.
3. Enseñar a los estudiantes los métodos y procedimientos para la
experimentación colaborativa.
Objetivos de la Actividad:
1. Mejorar las habilidades experimentales de los estudiantes y enseñarles a
controlar variables y enterarse de la interacción de esas variables en un
experimento científico.
2. Ayudarles a pensar sobre mecanismos de control ambiental en el crecimiento y
desarrollo de las plantas.
3. Estimularlos a pensar sobre los posibles efectos del cambio climático global en
la distribución, crecimiento y desarrollo de las plantas.
4. Motivarlos a trabajar en forma cooperativa y mantener interés en los resultados
experimentales de otros estudiantes.
5. Capacitar a los estudiantes para que diseñen sus propios experimentos.
6. Enseñar a los estudiantes cómo tomar e interpretar datos experimentales.
Tiempo Requerido
Aproximadamente cinco períodos de clase (de 45-50 minutos cada uno)
Materiales
La mayoría de los materiales necesarios vienen incluidos con el proyecto. Otros
según se indica en la lista, deben ser proveídos por la escuela o los estudiantes.
1. una bolsa de 500 semillas de alfalfa (Medicago sativa) (incluido)
2. quince cajas de Petri (incluido)
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¿Cómo lo Saben las
Semillas?
Actividad Tres
3. quince discos de papel de filtro de celulosa (incluido)
4. cincuenta hojas de papel de cromatografía (incluido)
5. cincuenta bolsas plásticas con cierre hermético (Ziploc) (incluido)
6. etiquetas adhesivas para bolsas (incluido)
7. cincuenta escalas en centímetros (incluido)
8. una hoja de Parafilm (incluido)
9. una grapadora (deberá ser proveída por la escuela)
10. un par de pinzas (incluido)
11. cinco pipetas (incluido)
12. un cargador de pipeta (incluido)
13. cincuenta tubos de ensayo calibrados y con tapa de rosca (incluido)
14. agua destilada (deberá ser proveída por la escuela)
15. diez frascos, cada uno con un gramo de nitrato de potasio (KNO3)
(incluido)
16. diferentes compuestos químicos para probar (deberán ser proveídos por la
escuela)
17. un sensor de temperatura (incluido)
18. un sensor de luz (proveído por la escuela)1
19. Tablas de Crecimiento y Desarrollo para el Bioensayo (incluido)
Guía para el Maestro
Estimados Maestros de Germina,
Esta Actividad introduce a los estudiantes al control experimental del desarrollo y
crecimiento de las plantas. Para realizar esta actividad recomendamos dividir a los
estudiantes en equipos de 4 - 5 personas cada uno. Cada uno de los equipo deberá
usar el nombre de entrada (clave o dirección electrónica) de uno de sus integrantes
para el intercambio de datos. Cada equipo construirá y mantendrá una cámara
sencilla para el crecimiento de las plantas, aprenderá a controlar variables, anotar
las condiciones experimentales y reportarlas de acuerdo con un riguroso protocolo
científico. Estas habilidades le permitirán a los estudiantes de muchas escuelas a
unir sus datos y esfuerzos a través de las telecomunicaciones, formando un equipo
regional de estudiantes-científicos.
Experimentos en ambientes controlados
Si no se tiene un sensor de luz indique solamente si las semillas están colocadas cerca de una
fuente de luz natural, como una ventana, tienen una fuente de luz artificial, o están en la oscuridad.
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¿Cómo lo Saben las
Semillas?
Actividad Tres
1. Las Semillas: Desde el estado latente hasta la germinación
“La formación de la semilla es un proceso extraño. Empieza su nueva vida
con tal promesa: los núcleos masculinos y femeninos se unen para formar
el cigoto, otros tres núcleos están inspirados para unirse a la danza,
empieza la división celular, se desarrolla el suspensor, las moléculas de
azúcar vienen en torrente y los polímeros se depositan, todo parece listo
para una explosión de crecimiento vigoroso - y luego inexplicablemente
toda la actuación se detiene. El agua se evapora o es drenada, la
respiración se reduce prácticamente a nada, y muchas de las células
recientemente formadas fuera del embrión mueren. El embrión, a pesar de
sus bodegas generosas de alimento almacenado en el endosperma o los
cotiledones, es detenido exactamente en el día de su desarrollo.
En el reino animal no sucede ninguna catástrofe similar a ésta e incluso
dentro de los insectos, los cuales algunas veces muestran similitudes
tenues con las plantas, cuando ocurre el estado de reposo, se da en una
etapa más tardía de su desarrollo, cuando el organismo está en un estado
mucho más definido. Incluso las algas y los musgos no muestran un
paralelismo obvio; el proceso es simplemente característico de las plantas
superiores. No es necesario agregar que las semillas formadas así, han
servido a través de los siglos, como alimento para el crecimiento de
muchísimos animales, especialmente las aves, y por supuesto para
nosotros. Con el cultivo y recolección de los cereales se inició la
agricultura del hombre, y las semillas de plantas superiores han jugado un
papel central en toda la evolución, especialmente en lo que conocemos
como civilización -un papel más difícil de alcanzar de lo que se puede
apreciar plenamente.”(Kenneth Thimann)
La semilla encerrada dentro de la fruta comienza de nuevo el ciclo de vida, pero no
sin una pausa fascinante (una pausa tan larga, de hasta 10,000 años) única de las
plantas.
Generalmente se piensa que germinar semillas es algo sencillo; todo lo que se tiene
que hacer es ponerlas en un ambiente tibio y húmedo y el proceso de germinación
se desencadenará: la célula absorbe agua, las enzimas son activadas, la respiración
aumenta, se genera energía para la síntesis biológica, y el crecimiento comienza
con elongación o división celular.
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¿Cómo lo Saben las
Semillas?
Actividad Tres
Algunas semillas germinarán bajo estas condiciones simples, particularmente las
semillas que se utilizan en la agricultura, las cuales han sido seleccionadas
parcialmente basándose en ciertas características. K. V. Thimann describe ésto de
la siguiente manera: “Cualquiera que haya visto un otoño realmente húmedo en
Inglaterra, cuando los granos de trigo cosechados comienzan a germinar en el
tallo, sabrá que en algunas plantas, el control del proceso de germinación es casi
cero. Simplemente el acceso a agua es suficiente para empezar todo el síndrome, y
no hasta que el período de maduración intervenga.”
Sin embargo, para la mayoría de las semillas el paso para germinar contiene un
gran número de barreras que previenen “malas decisiones”, protegiéndolas para
que no germinen cuando las condiciones no son las adecuadas. Estas barreras sólo
pueden ser atravesadas en presencia de factores ambientales específicos, los cuales
a menudo deben de estar presentes en conjunto o darse en una cierta secuencia.
2. ¿Por qué una cámara ambiental?
Está muy claro que hay un gran número de factores ambientales que controlan el
desarrollo de las plantas, actuando cada uno en su momento específico. Podemos
pensar que cada uno de estos factores es un “mensaje” recibido por la planta, el
cual integra continuamente la información de estos mensajes para “decidir” qué
hacer: si se germina o no, si abre sus capullos, si alarga su tallo, desenrolla sus
hojas, abre sus flores, libera el polen, o produce la fruta. La planta juzga el tiempo
apropiado para todos estos eventos por medio de un sistema de receptores
específicos, asegurando que la planta responderá apropiadamente a cualquier
grupo de condiciones ambientales. Las semillas, por ejemplo, van a germinar o
quedarse en estado latente dependiendo de una combinación de la temperatura,
humedad, intensidad de luz, espectro de luz, y también señales químicas de otros
miembros de la comunidad. Más adelante la semilla debe determinar la dirección
de la gravedad, de manera que las raíces crezcan dentro del suelo mientras que el
tallo salga hacia arriba.
La reacción de una planta a cambios en el ambiente es por lo general un resultado
de la integración de respuestas a varios factores. Una planta que se haya adaptado
a un tipo de clima, espera las condiciones específicas antes de comenzar una etapa
de desarrollo en particular. Si el clima de una región cambia, puede que esta
combinación de condiciones no ocurra nunca. Una planta que era capaz de crecer
en esa zona puede que nunca más vuelva a estar sincronizada con el ambiente
local. En su lugar, otras semillas que han sido llevadas por el viento o han estado
durmientes en el suelo y cuyos genes llevan la información necesaria para
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¿Cómo lo Saben las
Semillas?
Actividad Tres
reaccionar exitosamente a las nuevas condiciones ambientales, pueden ahora ser
capaces de prosperar. Ya que en muchos casos las plantas toman sus propias
decisiones de desarrollo basándose en mensajes ambientales muy específicos, un
pequeño cambio en el clima puede alterar drásticamente la distribución de las
plantas que crecen en esa zona.
El método ideal para estudiar el impacto de varias condiciones ambientales en el
crecimiento de las plantas sería germinar y cultivar suficientes plantas de manera
que cada combinación de factores ambientales pueda ser probado
experimentalmente como un grupo separado. Este esfuerzo es complicado porque
cada etapa de la vida de una planta debe de estar sujeta a diferentes combinaciones
de condiciones. Las plantas son incluso sensibles a la duración de temperaturas en
particular; por ejemplo, la temperatura de la noche es un factor muy importante
para el crecimiento de las plantas. ¡Todo esto implica la necesidad de un número
enorme de experimentos, requiriendo cada uno un grupo diferente de condiciones
ambientales controladas!
3. Los usos científicos de ambientes controlados
Los científicos inicialmente utilizaron ambientes controlados para:

Explorar una distribución de valores. Es importante aprender cómo una
distribución de valores diferentes para un factor ambiental en particular afecta
el crecimiento y desarrollo de las plantas. También es importante estudiar la
interacción de factores distintos. Las cámaras ambientales pueden utilizarse
para controlar el valor de estos factores.

Posibilidad de reproducir los experimentos. La investigación en bioquímica en
el crecimiento y desarrollo de las plantas se debe de conducir bajo condiciones
reproducibles. Solamente si las condiciones están bajo un control riguroso los
científicos pueden repetir confiadamente sus experimentos o los de los demás.

Estudios de bioensayo. Algunas plantas pueden ser indicadores biológicos de
contaminantes dañinos, como la contaminación ambiental. Antes de que una
planta pueda ser utilizada en monitoreo de campo, debe hacerse investigación
especial de la planta en un ambiente controlado con niveles conocidos del
contaminante. En estos experimentos los investigadores pueden explorar la
sensibilidad y selectividad de la planta hacia un contaminante en particular, y
estudiar la relación respuesta-dosis, la cantidad exacta de la respuesta de la planta
hacia una cantidad particular de un contaminante.
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
¿Cómo lo Saben las
Semillas?
Actividad Tres
Efecto del cambio climático global. Los científicos actualmente utilizan medios
ambientales controlados para estimular y predecir los posibles efectos del
cambio climático global en la vegetación.
Crecimiento de plántulas de alfalfa en cámaras de desarrollo sencillas
Antes de experimentar con diferentes sustancias químicas, usted debe aprender a
diseñar una cámara de desarrollo sencilla y cultivar plántulas de alfalfa en
condiciones controladas. Repita este proceso varias veces para asegurarse que
tiene un sistema de prueba confiable antes de adelantarse a probar soluciones.
Después, cuando empiece a experimentar con diferentes sustancias químicas,
prepare siempre varios controles porque usted los utilizará para comparar. Para
nuestros estudios de bioensayo, los controles siempre van a ser semillas
germinadas al mismo tiempo y bajo las mismas condiciones ambientales (luz,
temperatura, cantidad de agua, cámaras de desarrollo iguales, etc.) que las semillas
prueba, con una excepción - las semillas control no deben de ser expuestas a las
soluciones a probar. Por el contrario, los controles deben de germinar y crecer en
agua destilada. De esta manera, los estudiantes pueden aislar los efectos de las
diferentes sustancias químicas y comparar las semillas probadas con las semillas
control.
Procedimientos
Germinación:
3. Lávese las manos cuidadosamente para evitar que se introduzca cualquier
contaminante en su experimento.
3. Abra las cajas de Petri y coloque un disco de papel de filtro de celulosa en cada
uno.
3. Utilizando la pipeta, humedezca los discos de papel de filtro con varias gotas
de agua destilada (ver la Figura 1 al final del documento).
Importante: Asegúrese que el papel esté húmedo, pero no permita que se formen
pozos.
4. Utilizando las pinzas, coloque diez semillas en cada disco (Figura 2), coloque
de nuevo las tapas de las cajas de Petri, y deje que las semillas se hinchen
durante la noche. Una vez crecidas, las semillas estarán pegajosas.
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¿Cómo lo Saben las
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Actividad Tres
Preparación de las cámaras de crecimiento:
5. Las bolsas Ziploc van a servir como cámaras de crecimiento para sus pruebas.
Coloque una etiqueta adhesiva en la parte de afuera de la bolsa. Puede ver el
lugar correcto de la etiqueta en la Figura 3.
6. Coloque una hoja de papel de cromatografía dentro de cada bolsa,
asegurándose de dejar 0.5 centímetros de espacio entre el papel y el fondo de la
bolsa. Ver Figura 3 y Figura 5.
7. Sujete el papel de cromatografía a la bolsa plástica con grapas, de manera que
el papel no se deslice hacia arriba o hacia abajo. Nosotros recomendamos usar
dos grapas en cualquiera de los lados de la bolsa, para poder abrir la bolsa más
adelante (ver Figura 4). No adhiera el papel con goma o cualquier otro material
hecho de sustancias químicas que podrían contaminar el experimento.
8. Coloque verticalmente una escala adhesiva en centímetros en la parte de afuera
de cada bolsa plástica (Figura 5). Después, cuando coloque las semillas dentro
de la bolsa, usted utilizará esta escala como una regla para medir diariamente
la longitud de las raíces y los tallos.
9. Utilizando tinta a prueba de agua, escriba en cada etiqueta de las bolsas, la
fecha, su nombre, y las condiciones experimentales para las semillas (como por
ejemplo temperatura e intensidad de luz) (Figura 6).
10. Sosteniendo cada bolsa desde la parte de arriba, utilice una pipeta para poner
suficiente agua destilada adentro para cubrir el fondo de la bolsa y un
centímetro del fondo del papel de cromatografía (Figura 7). Anote la cantidad
de agua que utilizó. Cierre la bolsa herméticamente e inclínela hasta que el
agua humedezca toda la superficie del papel. Sostenga la bolsa verticalmente,
ábrala, y si es necesario, agregue más agua hasta cubrir un centímetro del
fondo del papel cromatográfico. De nuevo anote la cantidad de agua que
utilizó, y escriba sobre la etiqueta de la bolsa la cantidad total de agua que puso
dentro de la bolsa.
Importante: El fondo de este papel debe de estar siempre en contacto con agua. Con
el tiempo agréguele más agua si es necesario. Anote en la etiqueta de la bolsa la
cantidad adicional de agua que agrega.
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¿Cómo lo Saben las
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Actividad Tres
11. Abra cada bolsa (Figura 8) y utilice las pinzas para colocar de 5-8 semillas
adentro, a lo largo de la Línea de Inicio “0” en la escala de centímetros (Figura 9).
Estas semillas deben de estar a una distancia de un centímetro una de la otra y se
deben adherir al papel cromatográfico. El número de semillas que usted coloque
estará determinado por el tamaño de su cámara y del papel adentro.
12. Cierre las bolsas herméticamente y colóquelas sobre una pared, sujetándolas
con tachuelas para mantenerlas en posición vertical (Figura 10). Anote en la
etiqueta de cada bolsa y en su diario, la temperatura e intensidad de luz (puede
utilizar el Laboratorio Personal de Ciencias de IBM, PSL®). Cuando compare sus
resultados con los de otras escuelas, será importante saber la temperatura actual y
la intensidad de luz de sus condiciones de crecimiento. ¿Por qué?
13. Asegúrese siempre de que las condiciones de crecimiento sean lo más uniforme
posible para todas las bolsas. Las bolsas que estén cerca de una ventana pueden
recibir más luz y aquellas que estén cerca de un radiador pueden recibir más calor,
afectando así las condiciones de crecimiento.
14. Todos los días a la misma hora durante una semana, observe el crecimiento y
desarrollo de todas las raíces y tallos de alfalfa. Con un marcardor indique sobre la
cámara ambiental la longitud que alcanzó el tallo y la raíz de cada una de las
plántulas y obtenga un promedio de crecimiento por día de todas las plántulas y
anote ese promedio de crecimiento en una copia de la Tabla de crecimiento
promedio diario (ver Figura 11).
15. Al final de la semana cuando ya los equipos tengan todos los datos, envíe una
copia de estos datos al equipo correspondiente de la otra escuela con el que está
trabajando. Luego analice y compare sus propios datos con los del resto de la clase
y con los del equipo de la escuela lejana con el que están trabajando cuando
reciban los datos que éstos obtuvieron.
Una vez que usted haya entendido los principios del bioensayo, podrá diseñar sus
propios experimentos. Por ejemplo, una actividad emprendedora sería utilizar
cálculo para calcular la tasa de crecimiento de las semillas control y de prueba. Los
equipos podrán probar sus soluciones en la germinación de semillas cuando están
en las cajas de Petri, o podrán probar otras sustancias químicas además de nitratos.
Debido a que estas pruebas requieren mucho tiempo, trate de desarrollar
experimentos en conjunto con otras escuelas. Por medio de la colaboración, usted
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Germina:
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Actividad Tres
puede mejorar la seguridad de la estadística de sus resultados, lo mismo que
probar más compuestos químicos.
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¿Cómo lo Saben las
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Actividades Avanzadas
Introducción
Actividades Avanzadas
Guía para el Maestro:
Estimados Maestros,
Sus estudiantes han completado las Actividades de la Uno a la Tres, las cuales incluían
Etapa Uno de Germina (refiérase a la tabla en la página dos de sus materiales). Ellos
aprendieron a telecomunicarse y luego a colaborar con sus compañeros para poder
llevar a cabo experimentos estandarizados reproducibles. Todos los estudiantes de
Germina construyeron cámaras ambientales similares. Ellos estudiaron la germinación
de las mismas semillas de alfalfa, midieron la dinámica de la germinación y el
crecimiento, comunicaron sus datos a través de la red de trabajo e hicieron
comparaciones y llegaron a conclusiones. Ahora los estudiantes tienen las habilidades
necesarias para los estudios avanzados de la Etapa Dos.
Como mencionamos en la página dos, sus estudiantes pueden proceder en una
variedad de direcciones. Ellos pueden utilizar los mismos objetos con los que ya están
familiarizados - las semillas de alfalfa - como un objeto de prueba estandarizado para
los llamados estudios de bioensayo. La idea es probar cómo varias sustancias químicas
afectan el crecimiento y la diferenciación celular, los dos procesos que ocurren tan
claramente en la geminación de las semillas.
Además, sus estudiantes pueden estudiar las condiciones ambientales necesarias para
germinar otras semillas que no sean de alfalfa. Ellos pueden escoger semillas poco
comunes, semillas exóticas de las cuales hay muy poca información. Pueden utilizar
semillas que son importantes para su región, de este modo sus estudios tendrían un
verdadero valor. O podrían usar semillas que les interesa para cultivarlas
artificialmente dentro de un ambiente de invernadero. Aquí ellos tendrían que
identificar las condiciones de crecimiento que necesitan para reproducirse en un
ambiente cubierto.
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Germina :
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¿Cómo lo Saben las
Semillas?
Actividades Avanzadas
Estudios de Bioensayo
Estudios de Bioensayo
Introducción
Cada año, los países industrializados crean decenas de miles de nuevos compuestos
químicos, tales como medicinas, productos industriales y sus derivados, fertilizantes,
pesticidas, pinturas, colorantes, aditivos para alimentos, champú, detergentes,
limpiadores, etc. Ya sea por diseño (como fertilizantes y pesticidas) o como deshecho,
todos estos compuestos eventualmente terminan en nuestro ambiente donde pueden
llegar a formar parte de la cadena alimenticia. Por ejemplo, un compuesto colocado en
el suelo puede penetrar cuerpos de agua y ser absorbido por las algas. Las algas son
comidas por los peces, los cuales son comidos por animales, que a su vez, son ingeridos
finalmente por los humanos.
Por eso es que el probar nuevos compuestos químicos es un reto importante al cuál nos
enfrentamos para poder determinar sus efectos dañinos potenciales. En todo el mundo,
los laboratorios de investigación están probando compuestos químicos sintetizados
recientemente. ¿Causan estos compuestos cáncer, alergias, o influyen el crecimiento y
desarrollo de diferentes organismos? Una parte importante de este esfuerzo es primero
probar las sustancias químicas en organismos biológicos relativamente simples como
bacterias, protozoos y plantas, para determinar rápidamente si ellos influyen en los
procesos biológicos básicos como la división celular.
En esta actividad vamos a evaluar los efectos que los nitratos y otros compuestos
químicos tienen en el crecimiento y desarrollo de las semillas de alfalfa. Vamos a hacer
germinar semillas en soluciones que contengan varias sustancias químicas para
determinar sus efectos en el crecimiento de las plantas, y vamos a variar las
concentraciones de estas sustancias químicas para poder detectar su toxicidad, si es que
existe. Para medir el efecto de las sustancias químicas, vamos a comparar las semillas
probadas con un grupo control, las cuales germinarán en agua destilada que no
contiene las sustancias probadas.
Plántulas de alfalfa como prueba modelo de un bioensayo
Por muchos años, los científicos han probado los efectos biológicos de sustancias
químicas en plantas jóvenes (plántulas, plantas de semillero) y han demostrado el fuerte
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efecto que tiene la colchidina en retardar la mitosis2 en las raíces de cebolla. Cuando las
plantas crecen en determinados compuestos se pueden producir cambios en sus raíces,
ambos macroscópicos (e.g. promedio en la longitud de la raíz, peso de la raíz y
endurecimiento) y microscópicos (e.g. cambio en tamaño y forma de los cromosomas)
que pueden advertirle que la solución prueba podría ser peligrosa, y sugerir la
necesidad de más pruebas en otros organismos, incluyendo mamíferos.
Las semillas de alfalfa han sido utilizadas de forma efectiva por los científicos para
probar los efectos biológicos de los metales pesados3. Los científicos encuentran las
semillas de alfalfa convenientes para experimentos porque sus raíces crecen
rápidamente y en forma vertical cuando la solución en que están creciendo es saludable.
¿Por qué nos debe importar?
¿Por qué nos debe importar si una nueva sustancia química, un champú, o un
fertilizante inhibe el crecimiento de alfalfa? Primero que nada, la alfalfa y plantas
similares a la alfalfa son componentes importantes de nuestro ambiente y son
considerados por muchos como un alimento muy sano. Talvez aún más importante, los
científicos han encontrado que muchas sustancias químicas que afectan el crecimiento y
desarrollo de las plantas, pueden de forma similar afectar a los animales y a los
humanos. Esto es cierto pues a pesar de que hay muchas diferencias estructurales y
funcionales entre plantas, animales, hongos y bacterias, ellos también tienen muchos
procesos básicos en común. Por ejemplo, todos los organismos vivientes están formados
de los mismos componentes, como ADN, ARN, proteínas, lípidos, y carbohidratos.
Además, el crecimiento de todos los organismos está basado en el mismo proceso mitosis - en el cual una célula se divide para formar dos células. La mitosis está
ocurriendo en su cuerpo mientras usted lee este documento. Por lo tanto, los
compuestos químicos que inhiben la mitosis en alfalfa, muy posiblemente, podrían
hacer lo mismo en otros organismos, incluyendo animales y humanos.
La alfalfa es un organismo biológico sencillo y de bajo costo con el cual se puede llevar a
cabo pruebas preliminares. Calificamos esta afirmación con la palabra “preliminar”
porque incluso si observamos el efecto de una sustancia química en alfalfa, no podemos
concluir que ésta afectará a los seres humanos de forma similar. Se debe llevar a cabo
una investigación adicional.
El proceso en la división celular mediante el cual el núcleo se divide, consiste típicamente de cuatro
etapas, profase, metafase, anafase y telofase, y normalmente resulta en dos nuevos núcleos, conteniendo
cada uno una copia completa de los cromosomas paternos. También llamada cariokinesis.
3 Un metal con una gravedad específica mayor que aproximadamente 5.0, especialmente uno que sea
venenoso, como el plomo o mercurio.
2
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Para llevar a cabo estudios de bioensayo, la alfalfa, es un organismo de prueba
conveniente:
1. El organismo en el cual probamos las sustancias químicas debe ser de bajo costo. Por
ejemplo, es mucho más económico hacer germinar cien plantas de alfalfa que cien
árboles de secoya. Una sola semilla de alfalfa, la cual es un organismo, es de bajo
costo y fácil de conseguir.
2. El organismo que se va a utilizar como organismo prueba no debe ser muy grande.
Mil plantas de alfalfa se pueden cultivar en su escritorio. Mil árboles de Secoya
requieren un laboratorio del tamaño del norte de California.
3. El efecto de una sustancia química en el organismo seleccionado debería ser muy
fácil de cuantificar. Las raíces y los tallos de alfalfa crecen en forma rectilínea y su
alargamiento puede medirse y compararse muy fácilmente.
4. Los organismos prueba deben crecer rápidamente para poder obtener resultados a
corto plazo. En dos o tres días, usted puede ver si una sustancia química afecta el
crecimiento y desarrollo de la alfalfa. Por el contrario, cualquier efecto en árboles
tendría que ser evaluado por sus nietos dentro de cincuenta años.
5. Además de determinar los efectos dañinos de varias sustancias químicas, este tipo
de pruebas también puede ayudar a revelar el efecto beneficioso de sustancias
químicas. Por ejemplo, una sustancia química que inhiba la división celular podría
ser útil en el tratamiento contra el cáncer, el cual se caracteriza por una división
celular descontrolada.
Planeando su primer experimento de bioensayo:
¿Cuánto es suficiente?
El propósito de este experimento es probar cómo diferentes concentraciones de nitrato
de potasio (KNO3) influyen en el crecimiento y desarrollo de la alfalfa. En otras
palabras, conduciremos un bioensayo con fertilizantes comunes en un sistema de
prueba con alfalfa.
A simple vista, parece ser que entre más fertilicemos nuestras plantas, mejor deberían
crecer. ¿Es ésto cierto? Haga sus propios experimentos con alfalfa para encontrarlo.
Pruebe los efectos de diferentes concentraciones de KNO3 en semillas de alfalfa,
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variando desde 10 ppm hasta 10,000 ppm. Comparando cómo crecen las semillas en
varias concentraciones, usted puede encontrar cuánto nitrato es suficiente.
Usted puede diseñar su propio experimento, pero permítanos recomendarle una
estrategia. Para poder determinar cómo el nitrato afecta el crecimiento y desarrollo
normal de la alfalfa, usted debe de hacer germinar un conjunto de semillas que no estén
expuestas a ningún nitrato. A este conjunto se le conoce como el control. Las semillas
control crecerán solamente con agua destilada, mientras que las semillas de prueba
crecerán en soluciones que contienen diferentes concentraciones de nitrato. Refiérase a
la Actividad 3: Control experimental en el crecimiento de las plantas. El control y las
semillas de prueba deben crecer bajo condiciones idénticas excepto por una, las semillas
prueba son expuestas a diferentes concentraciones de nitrato de potasio.
Prepare cinco diferentes concentraciones de nitrato con el nitrato de potasio en polvo.
Pruebe 10,000 partes por millón (ppm), 1000 ppm, 500 ppm, 50 ppm, y 10 ppm.
Recuerde que si disuelve el contenido de un frasco de nitrato de potasio (un gramo) en
un litro de agua, la concentración de la solución será 1000 ppm.
Realice diferentes experimentos. Por ejemplo, divida la clase en cinco equipos y asigne a
cada equipo una concentración de nitrato. De esta forma la clase puede probar cinco
diferentes concentraciones al mismo tiempo. En este caso, cada equipo debe hacer
germinar tres bolsas de semillas para su control y tres bolsas de semillas que crecen en
la concentración de la sustancia química que se está probando. Recuerde: cultive el
control y las bolsas de prueba bajo condiciones ambientales idénticas. No las separe
colocando el control y las pruebas en sitios diferentes.
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Germinación y Luz
Germinación y Luz
La luz induce a muchas semillas a germinar. La cantidad de luz ambiental le puede
indicar a las semillas a qué profundidad están plantadas, un factor importante que
ayuda a determinar la oportunidad que tendrán de crecer y desarrollarse en una planta
joven exitosa.
Debido a que las semillas requieren luz para la germinación, muchas semillas yacen
durmientes en el suelo esperando las condiciones apropiadas. Estas germinarán más
tarde cuando sean traídas a la superficie por disturbios del suelo o labranza. Algunas
semillas pueden pasar durmientes por cientos de años.
Se ha encontrado que la luz con una longitud de onda de aproximadamente 660
nanómetros induce la germinación en algunas semillas. La reacción de las semillas a la
luz es arbitrada por el fitocromo4, un pigmento ubicuo encontrado en todas las plantas
superiores y en helechos, musgos, y algas. La molécula de fitocromo tiene dos formas
que son excitadas por luz. La forma roja, Fr, absorbe luz roja (660 nm) y es luego
convertida a la forma roja lejana, Frl. El Frl a su vez absorbe luz roja (730 nm) lo cual lo
convierte de vuelta a Fr. El Frl también se convierte a Fr pasivamente en la oscuridad.
La Frl usualmente es considerada como la forma biológicamente activa del fitocromo.
Un ejemplo clásico es el de las semillas de lechuga. Si estas semillas son expuestas a luz
blanca o roja, empujando la mayoría de los fitocromos a la forma Frl, entonces las
semillas germinarán. Pero si son expuestas a la luz roja lejana antes de que comience la
germinación, la luz roja lejana invierte el efecto convirtiendo los fitocromos a la forma
Fr promoviendo la germinación. Una semilla que es sensible a la longitud de onda de la
luz que la toca puede ser capaz de determinar si está totalmente expuesta a la luz solar
o bajo un toldo de hojas verdes que absorben la luz roja y reirradian luz roja lejana.
4Un
pigmento citoplasmático de las plantas verdes que absorbe luz y regula la etapa durmiente, la
germinación de las semillas y la etapa de floración.
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Germinación y Luz
Experimentos Sugeridos:
(Estas son unas sugerencias)

Respuesta de germinación a la luz roja y luz roja lejana. Utilizando la luz de un
espectrógrafo, exponga unas semillas de lechuga a diferentes longitudes de onda.
¿Cuántas de las semillas germinaron en la luz roja lejana? ¿Cuántas en la luz roja?

La respuesta de crecimiento de las plantas jóvenes a diferentes longitudes de onda
de la luz. Exponga plantas jóvenes del árbol de Catalpa (Catalpa bignoniones) a un
régimen de luz de días cortos, noches largas a diferentes bandas de luz de un
espectrógrafo a media noche. Compare el crecimiento de aquellas expuestas a luz
roja con las plántulas que recibieron luz roja lejana o cualquier otro tipo de luz.

Hojas como filtro. Los fitocromos, además de indicar a la semilla a qué profundidad
se encuentra en el suelo, también le pueden indicar si está debajo o encima de un
toldo de hojas sobrepuestas. La luz que llega a una semilla que no está a la sombra
será diferente en longitud de onda que la luz que alcanza una semilla que está
creciendo en la sombra bajo un toldo grueso de hojas verdes; como el experimento
pasado demostró que el crecimiento de una semilla está influenciado por la longitud
de onda que ésta recibe. Utilice hojas de Catalpa como filtro de luz y explore el
efecto de este toldo en la germinación de semillas de lechuga.
Control foto-reversible de la germinación de semillas por luz roja y roja lejana
Propósito: Investigar los efectos de la luz roja y roja lejana en la germinación de semillas
de lechuga Lactuca sativa (Asteraceae).
Materiales: Semillas de lechuga, y semillas de rábano de la especie: Raphanus sativus,
Brassicaceae; una cámara ambiental hermética a la luz, cajas de Petri, papel de filtro
circular, papel celofán rojo y azul.
Procedimiento:
1. Preparación de tubos para cultivo. Coloque dos o tres papeles de filtro en el número
requerido de cajas de Petri. Humedezca bien el papel con agua destilada o agua del
tubo, y esterilícelo en la autoclave.5
5Un
recipiente fuerte, a presión, calentado al vapor, para uso de laboratorio, esterilización, o cocina.
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Germinación y Luz
2. Preparación de filtros de luz. Papel celofán de colores o plásticos transparentes
hacen filtros de luz satisfactorios. Dos capas de papel celofán rojo son suficientes
para filtrar la luz roja. Una combinación de una capa de rojo y una capa de azul
creará un filtro para la luz roja lejana.
3. Esterilización de la superficie de las semillas. Las semillas deben de ser
esterilizadas para prevenir contaminación por hongos y bacterias lo cual podría
oscurecer los resultados o matar las semillas. Para la esterilización remoje las
semillas en Cloro 5% por 15-20 minutos.
4. Preparación de los cultivos. Distribuya uniformemente en cada tubo 100 semillas
con la superficie esterilizada y colóquelos inmediatamente en completa oscuridad.
Permita que estas semillas absorban agua en la oscuridad por 16-24 horas, y luego
comience el tratamiento de luz. La temperatura en la cámara debe mantenerse entre
20° y 25°C durante todo el experimento.
5. Tratamiento de luz. Bajo una luz verde, que sea segura, y en total oscuridad o la luz
más baja posible, envuelva unas cajas de Petri en cada una de las siguientes
maneras: Se debe agregar capas adicionales del color apropiado de papel celofán
conforme se necesiten para obtener la calidad de luz indicada bajo “Exposición de
luz”. Ilumine las cajas de Petri como se indica, y colóquelas de nuevo en la oscuridad
inmediatamente por la duración del experimento (3-4 días). Cada tratamiento debe
de repetirse tres veces.
Resultados: Observación y reporte
El porcentaje de germinación de cada especie debe de ser determinado 3-4 días después
del tratamiento. Anote los resultados en la tabla y en un histograma.
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Temperatura y Humedad
Germinación: Temperatura y Humedad
La temperatura afecta todos los procesos bioquímicos, e interactúa con todos los otros
factores ambientales que regulan los diversos procesos de crecimiento en las plantas. La
mayoría de las semillas necesitan ciertas temperaturas críticas y requisitos de humedad
para poder germinar. Estos requisitos de temperatura varían de especie a especie y
algunas veces entre poblaciones individuales dentro de una misma especie. Es
importante conocer estas temperaturas para determinar qué parte del ciclo estacional de
temperatura causará la aparición de especies salvajes o malas hierbas, y cuál le
permitirá a las plantas de una cosecha en particular crecer sin ser perturbadas; estas
temperaturas mínimas y máximas para la germinación también ayudan a definir la
localidad geográfica y el clima en el que aparecerá y será exitosa una especie.
La Temperatura, en conjunto con otros mensajes ambientales puede proveer a las
semillas de información acerca de su posición temporal y espacial; las semillas pueden
utilizar esta información para decidir si están en el lugar y en el tiempo correcto para
germinar. Las condiciones específicas de temperatura necesarias para inducir la
germinación varían de especie a especie. Algunas semillas permanecen en estado
durmiente bajo condiciones normalmente favorables y requieren de un tratamiento
previo de humedad a temperaturas cerca del punto de congelación, seguido por un
período tibio y húmedo antes de que germinen. Este tratamiento, llamado
estratificación, pudo haber evolucionado para permitir a las semillas distinguir la
primavera tibia y húmeda del otoño tibio y húmedo, cuando les sería muy difícil a las
semillas establecerse antes de que las condiciones desfavorables se arraiguen. Otras
semillas germinan mejor en respuesta a temperaturas fluctuantes. Una hipótesis es que
esta característica evolucionó para promover la germinación de semillas cerca de la
superficie del suelo y reprimir la germinación de aquellas que están enterradas a mayor
profundidad en el suelo. Esta adaptación puede tomar ventaja del aumento en la
estabilidad de la temperatura con la profundidad en el suelo.
Experimentos Sugeridos:
 Estratificación fría y semillas de manzana
Las semillas de manzana necesitan estar expuestas a dos temperaturas antes de
germinar. Primero deben de pasar un período de tiempo en el frío. Después de esta
estratificación fría, una temperatura más tibia puede inducir la germinación.
Almacene 200 semillas de manzana en cajas de Petri en el refrigerador. Anote la
temperatura a la que se están almacenando. Saque 50 semillas después de 30 días, 50
semillas después de 45 días, 50 semillas después de 60 días y 50 semillas después de 75
días. Cuando saque las semillas del refrigerador colóquelas sobre una almohadilla
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Temperatura y Humedad
húmeda dentro de una caja de Petri y déjelas a temperatura ambiente (mida y anote la
temperatura). Anote el porcentaje de semillas que germinan de cada grupo.
 Absorción de agua como un mensaje ambiental
Todas las semillas necesitan agua para poder germinar; para algunas semillas, el agua
también cumple el papel de un mensaje ambiental. Por ejemplo, algunas semillas de
desierto han mostrado tener un inhibidor de la germinación que sólo puede ser lavado
por lluvia fuerte. Una lluvia leve, conteniendo talvez suficiente humedad para el
proceso de germinación en si, no será capaz de lavar el inhibidor; si la semilla germina
después de esta lluvia leve, la plántula posiblemente morirá por falta de humedad. Aún
más, muchas lluvias livianas no serán tan exitosas en remover este inhibidor como una
lluvia fuerte que contenga la misma cantidad de agua total.
 Lluvia y germinación de semillas de desierto.
Podemos simular lluvia fuerte colocando algunas semillas de desierto en un colador de
hueco pequeño bajo el agua del tubo (grifo). Divida las semillas en grupos de veinte.
Asegurándose de que cada grupo sea expuesto a la misma intensidad del flujo de agua,
exponga algunos grupos a 10 minutos de “lluvia”, otros a 1/2 hora, otros a 5 horas, etc.
¿Cuál grupo de semillas tiene la tasa de germinación más alta? Calcule la cantidad de
agua a la que estuvieron expuestas (¿Cuánto tiempo toma en llenarse un recipiente de
leche de un galón con ese flujo de agua?) Trate de disminuir el flujo del agua una cuarta
parte de lo que estaba utilizando anteriormente y exponga un grupo de semillas a éste
por un período 4 veces más largo que el período al que expuso al grupo de semillas más
exitoso.
Si usted tiene amigos en Africa o Israel, pídales (talvez a través de telecomunicación)
que experimenten con la planta israelí y del desierto del Sahara Anastatica hierochuntica.
Talvez ellos también le puedan mandar semillas para experimentación, si ese tipo de
importaciones es legal en su país. También puede experimentar con las plantas de
desierto de California Pectacarya, Eriophyllum y Filago, o con plantas del desierto del
norte de México, y explore el efecto de la lluvia artificial en el número de semillas que
germinan.
Fotoperíodo
Una planta necesita coordinar las etapas de su desarrollo con las estaciones. La mayoría
de las semillas germinan en la primavera, de manera que puedan crecer en el verano y
que no las mate una helada de invierno; las plantas necesitan florecer cuando sus
polinizadores (abejas, aves, etc.) están activos. Los horticulturistas se aprovechan de la
dependencia de las plantas al fotoperíodo para inducirlas a florecer cuando ellos
quieren, controlando artificialmente el fotoperíodo al que las plantas están expuestas.
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Temperatura y Humedad
El fotoperíodo es la relación de horas luz a horas de oscuridad, o día y
noche, en un día de 24 horas. Esta relación de día y noche cambia con la
estación del año.
En los años 1920, W. Garner y H. Aller demostraron por primera vez que algunas
plantas pueden ser inducidas a florecer exponiéndolas a un ciclo de ‘días cortos’ donde
otras florecerán sólo si se exponen a un ciclo de ‘días largos’. Esta fue la primera
observación de que las plantas pueden responder a las longitudes relativas del día y la
noche.
Experimento sugerido: Los efectos del fotoperíodo en la floración
Materiales:
 Cultivo de la especie Lemna perpusilla (Lemnceae); existen ambas variedades de
Lemnaceae, día largo y día corto, usted puede utilizar cualquiera o las dos si están
disponibles.
 Tubos de ensayo de 20-25 ml con tapones de algodón.
 Medio de cultivo Hutner’s para cultivos de Lemna.
 Filtro Rojo (2 pedazos de papel celofán rojo); filtro Azul (2 pedazos de papel celofán
azul); filtro de luz roja lejana (un pedazo rojo y uno azul de papel celofán).
Preparación de los Cultivos:
1. Coloque 15 ml del medio de cultivo Hutner’s en cada uno de los tubos de ensayo
pequeños y tápelo con un tapón de algodón.
2. Esterilícelos en la autoclave por 15 minutos, luego deje que el tubo vuelva a la
temperatura ambiente. En lugar de la autoclave podría utilizar un horno de
microondas.
3. Bajo condiciones asépticas coloque en el tubo de 1-3 plantas de los cultivos
preparados.
4. Mantenga los cultivos a 25-27°C bajo bombillos gro-lux (los que se utilizan para el
cultivo de plantas) o una combinación de luz fluorescente e incandescente.
Procedimiento:
1. Prepare tres cultivos para cada uno de los regímenes de luz que se muestran en la
figura.
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Temperatura y Humedad
2. Mantenga los cultivos en su régimen por 6-15 días.
3. Examine los cultivos en sus tubos con un microscopio para observar si aparecen las
flores.
4. Anote el porcentaje de las plantas floreciendo bajo cada uno de los regímenes en los
días 6, 9, 12, 15.
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Proyectos Avanzados
“Control Químico”
Las semillas y sus vecinos en la comunidad vegetal: “Guerra
química”
La germinación puede ser controlada químicamente por la presencia de otras plantas.
Muchas plantas producen sustancias inhibidoras o tóxicas como taninos y otros
compuestos fenólicos, terpenos, o drogas alcaloides. Estas son liberadas dentro del
suelo por las raíces, las hojas, o por las hojas caídas, donde pueden prevenir la
germinación de semillas de la misma especie o de diferentes especies. Algunos ecólogos
creen que éste tipo de “guerra química” entre las plantas juega un papel importante en
la composición y densidad de las comunidades naturales.
Experimentos sugeridos:
Investigar el efecto que produce el extracto de hoja de manzana en semillas de rábano.
Coloque dos círculos de papel de filtro en dos cajas de Petri, y coloque 50 semillas de
rábano en cada caja. Agregue 1 ml de agua fría, previamente hervida, a una de las cajas
de Petri, y 1 ml de extracto de hoja de manzana a la otra. Para hacer el extracto use una
licuadora y una tela de gasa de la que se utiliza para hacer queso. Coloque las cajas de
Petri en la cámara ambiental, y cuente cuántas semillas germinan durante los siguientes
días.
Repita este experimento utilizando extractos de raíz de árbol de manzana, manzanas
que se han caído, tomate, tabaco y hojas de roble, agujas de pino, y hojas, corteza o
basura de diferentes plantas que crecen cerca de su escuela o su casa. Investigue si otras
semillas son sensibles a los extractos de estas plantas. Invente un método para suprimir
las malas hierbas con extractos de basura de plantas.
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Semillas?
Actividades Avanzadas
Frutas y Semillas
Frutas y Semillas
Regulación del desarrollo de la fruta
La función de una fruta es proteger y promover la dispersión amplia de la semilla (s)
que se encuentra adentro. En el proceso de maduración, la fruta cambia de acuerdo con
el proceso de diseminación. Por ejemplo, una fruta comestible se volverá atractiva para
los animales de manera que el animal se comerá la fruta, las semillas pasan intactas a
través del sistema digestivo y las deposita en un lugar diferente con un poco de
“fertilizante natural”.
Durante la maduración una fruta comestible se puede volver:
 De un color atractivo, de manera que se destaca de sus alrededores. Para hacer esto,
la fruta forma pigmentos conspicuos.
 Olorosas, atrayendo animales incluso durante la noche. Esto lo hacen produciendo
compuestos gaseosos aromáticos.
 Dulces, para ser atractiva al paladar de un animal. La fruta se vuelve dulce
convirtiendo sus ácidos orgánicos y almidón en azúcar.
 Suave, para hacerse comestible. Esto último lo hace rompiendo parcialmente las
paredes celulares con enzimas hidrolíticas.
El desarrollo de una fruta está regulado por hormonas. Las hormonas clave de este
proceso son las auxinas, producidas por el polen, y las giberelinas, producidas por los
embriones en desarrollo o endospermas. Las auxinas aparecen cuando el huevo de una
planta es fertilizado por el polen, este evento provoca el crecimiento de la fruta. Las
giberelinas mantienen el crecimiento de la fruta mientras la semilla se está
desarrollando. El gas etileno regula la velocidad a la que este proceso se lleva a cabo, de
manera que el desarrollo de la semilla está correlacionado con el de la fruta. Una fruta
comestible no cumpliría su función si se volviera atractiva a los animales antes de que la
semilla esté lista para dejar a la planta madre.
Experimentos de maduración de la fruta: hormonas en acción
¿De qué manera la ventilación y la luz afectan la maduración de la fruta? Si una fruta
está ventilada, no estará expuesta continuamente al etileno. Si se encuentra en un lugar
hermético, será más afectada. Nosotros podríamos encontrar la diferencia entre la
maduración de frutas colocadas en lugares ventilados y no ventilados si las dejamos por
varios días. La luz solar también es importante en el proceso de maduración,
particularmente en la activación del color de la fruta. Por lo tanto debemos esperar una
diferencia entre las frutas que maduraron a la luz o en la oscuridad.
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Actividades Avanzadas
Frutas y Semillas
¿Cómo podemos aprovechar lo que sabemos sobre la maduración de las frutas para
influir en la manera en que éstas se desarrollan? Los agricultores de alimentos
comerciales tienen un interés particular en tales alteraciones del proceso natural.
Frutas sin semilla. Mediante experimentos, las flores pueden ser inducidas a
desarrollar sin fertilización fruta sin semilla. Esto se hace aplicando artificialmente
auxinas y giberelinas. Tal experimento prueba que los mecanismos hormonales están
involucrados estrechamente con el desarrollo de la fruta.
Almacenaje de la fruta. Nosotros podemos almacenar fruta verde por un período largo
de tiempo, mientras se encuentren en un lugar oscuro y bien ventilado. Después
podemos estimular las frutas para que maduren tratándolas con el gas etileno. Este
proceso de maduración inducido por gas no produce la misma calidad que el producido
en forma natural, porque muchos procesos bioquímicos involucrados en la maduración
de la fruta requieren una gran cantidad de luz. Así como el etileno induce las frutas a
madurar, también hay sustancias químicas especiales inhibidoras que previenen a la
semilla de germinar mientras se encuentre en el árbol. Después de caer, los procesos
metabólicos desactivan el inhibidor en la fruta.
Experimento de Laboratorio: Luz, ventilación y maduración de la fruta.
Materiales
1. Por lo menos 6 cajas de zapatos con sus tapas, bolsas de papel, u otros recipientes
que se puedan cerrar.
2. Dos bolsas de basura negras.
3. Por lo menos 36 frutas no-maduras o verdes (tomates, manzanas, ciruelas, peras,
etc.)
4. Dos cámaras ambientales, una oscura, una equipada con luz.
Procedimientos:
Divida las frutas verdes en 4 grupos de madurez promedio comparable, 9 frutas en
cada uno. Esto significa que si usted tiene frutas en diferentes etapas de madurez,
distribúyalas igualmente entre los cuatro grupos, 2 de los grupos deben de colocarse en
bolsas Ziploc (plásticas de cierre hermético), 3 frutas por bolsa. Coloque un grupo en
una bolsa (hermético) y otro sin bolsa (ventilado) ambos en cámaras ambientales oscura
e iluminada, ventile las dos cámaras usando ventiladores. Deje las frutas en las cámaras
por varios días.
Grupo #1 - Frutas en bolsas plásticas herméticas (Ziploc), en la cámara oscura ventilada.
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Frutas y Semillas
Grupo #2 - En bolsas abiertas en la cámara oscura ventilada.
Grupo #3 - En bolsas herméticas en cámara ventilada e iluminada, 12 horas de luz y 12
horas de oscuridad.
Grupo #4 - En bolsas abiertas en cámara ventilada con luz bajo las mismas condiciones
12/12 régimen luz/oscuridad.
En el tercero, sexto y décimo día del experimento, pruebe una fruta de cada grupo.
Compare la dulzura, suavidad, color y aroma de cada grupo. Escriba los resultados en
una tabla, y diseñe una escala para las frutas, basada en el siguiente modelo:
+1
+2
+3
+4
DULZURA
ácido
ácido-semidulce
dulce
muy dulce
COLOR
verde
.......
.......
color maduro
SUAVIDAD
duro
ligeramente suave
semi-suave
suave
AROMA
sin olor
.......
.......
aromático
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Apéndice
Apéndice: Zonas climáticas y vegetación
Analice esta Tabla. Esta muestra cómo las diferentes plantas se han adaptado a las
zonas climáticas. Ya que las semillas germinan bajo ciertas condiciones ambientales, sus
plantas pueden encontrarse en ciertas zonas. Utilice esta tabla para ayudar a identificar
las condiciones necesarias para la germinación de diferentes semillas. Determine la zona
climática a la cual la planta está acostumbrada y trate de imitar esos patrones climáticos.
Zona
Sub-Polar (Groenlandia,
Islandia)
Continental Fría (Canadá,
norte de Rusia)
Semi-Continental (Europa
norte y central)
Marítimo Oeste (Bordes
marítimos del oeste de
Europa y Estados Unidos)
Marítimo Este (Borde
marítimo del este de
Estados Unidos y Canadá)
Estepa y Pradera (Estados
Unidos central y Rusia)
Manchuriano (Manchuria)
Templado-Húmedo
(Sudeste de Asia, Brasil)
Mediterráneo
Semiárido (Medio Oriente,
partes de África, Estados
Unidos, Australia)
Condiciones
Invierno muy frío, verano
corto, frío y seco
Invierno muy frío; verano
cálido; precipitación baja
Invierno frío; verano
caliente; lluvia o nieve a
través del año
Invierno frío; verano cálido;
lluvia a través del año
Invierno frío; verano cálido;
lluvia y nieve más fuerte en
invierno
Invierno frío y seco; verano
cálido; lluvia
principalmente en
primavera
Invierno frío y seco; verano
caliente y generalmente
húmedo
Invierno cálido y húmedo;
verano caliente y húmedo
Invierno suave con lluvia
moderada; verano tibio y
seco
Invierno fresco o cálido,
usualmente seco; verano
caliente con lluvia variable
Vegetación
tundra
bosque boreal (‘talgo’)
bosque mixto
bosque de hoja ancha
bosque mixto
zacate corto
(estepa)
bosque subtropical
vegetación baja
desiertos en los lugares más
secos
Proyecto Quórum -------------------------------------------------------------------------------------- 46
Germina:
Proyecto de Ciencia y Tecnología
para Estudiantes de Quórum
Desierto (Norte de Africa,
parte de Australia)
Tropical Seco (India,
América del Sur central)
Tropical Húmedo
Montañoso (Los Andes,
Himalayas, etc.)
Distribución considerable
de la temperatura a través
del año; precipitación
irregular
Invierno caliente y seco;
verano caliente y húmedo
Caliente con lluvia fuerte a
través del año
Predominan temperaturas
bajas
¿Cómo lo Saben las
Semillas?
Apéndice
desierto
sabana, bosque monzón
bosque tropical lluvioso
montaña
Proyecto Quórum -------------------------------------------------------------------------------------- 47
GERMINA:
Proyecto de Ciencia y Tecnología
para Estudiantes de Quórum
¿Cómo lo Saben las
Semillas?
Figuras para la Actividad 3
REFERENCIAS:
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Downs, R.J. (1975) Controlled Environments for Plant Research. Columbia University Press, New York.
Downs, R.J. and H. Hellmers (1975) Environment and the Experimental Control of Plant Growth. Academic
Press, London.
Hellmers, H. and R.J. Downs (1967) “Control environment for plant -life research.” American Society of
Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers Journal 9.37-42
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Langhans, R. W., Editor. (1978) A Growth Chamber Manual. Ithaca: Comstock Publishing Associates,
Cornell University Press.
Meidner, H. (1984) Class Experiments in Plant Physiology. London: George Allen & Unwin (Publishers)
Ltd.
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Worf, D. L., editor (1980) Biological Monitoring for Environmental Effects. Toronto: D.C. Health, Lexington
Books.
Proyecto Quórum -------------------------------------------------------------------------------------- 48