Laboratorio virtual de polinización: tubo floral y semillas

Este laboratorio virtual de polinización convierte la investigación de los síndromes de polinización de las ciencias de la vida de NGSS para secundaria (middle school, estándares de EE. UU.) y de la biología de KS3 en una prueba controlada de una sola clase. Los estudiantes mantienen igual una flor roja, sin aroma y rica en néctar, y cambian una sola estructura, el tubo de la corola, de 5 mm a 25 mm. Anotan los visitantes, las visitas por día y el cuajado de semillas. Los datos muestran que las visitas y el éxito reproductivo no van de la mano, lo que lleva a la coevolución. Todos los valores de abajo se leyeron en la simulación.

Relación con el currículo

• NGSS MS-LS1-4: cómo las estructuras especializadas de las plantas afectan a la probabilidad de reproducirse con éxito.
• NGSS HS-LS4-4: la selección natural lleva a la adaptación (la ampliación sobre coevolución).
• England KS3 Science: reproducción de las plantas, incluida la estructura de la flor y la polinización por insectos.
• Cambridge IGCSE Biology (0610): reproducción sexual de las plantas, flores polinizadas por insectos.

Simulic no está afiliado a NGSS, al Department for Education ni a Cambridge International, ni cuenta con su respaldo.

Antes del laboratorio (5 min)

Pide a los estudiantes que se comprometan con una predicción, en papel o como pregunta 1 del enlace de clase:

"Una flor roja, sin aroma y con mucho néctar. Su tubo de la corola se alarga, de 5 mm a 25 mm. ¿Qué le pasa al número de visitas de polinizadores?"

Muchos estudiantes esperan que un tubo más largo atraiga a más animales.

Método en la simulación

1. En la pestaña Flores y polinizadores (se abre primero), pon Color de la flor en Rojo, Aroma en Sin aroma y Néctar por flor en 10 µL. Deja Las flores abren en De día y Sistema reproductivo en Solo polinización cruzada (autoincompatible).
2. Pon Longitud del tubo de la corola en 5 mm. Anota la etiqueta visita: … % bajo Abeja, Mariposa y Colibrí: la probabilidad de que un animal que pasa visite la flor.
3. Pulsa Simular 10 días (media). En la nueva fila de la Tabla de resultados, anota Visitas (por día) y Semillas (el cuajado).
4. Repite los pasos 2–3 con 10, 15, 20 y 25 mm.
5. Calcula la disminución porcentual de la probabilidad de visita del colibrí de 15 mm a 25 mm.

Tubo (mm)	Abeja (%)	Mariposa (%)	Colibrí (%)	Visitas por día	Cuajado (%)
5
10
15
20
25

Resultados esperados

Las probabilidades de visita las fija el diseño de la flor. Las visitas y el cuajado son aleatorios: la tabla da nuestra simulación y, entre paréntesis, el 99 % central de 5000 ejecuciones del modelo de la simulación.

Tubo (mm)	Abeja	Mariposa	Colibrí	Visitas por día	Cuajado
5	5 %	42 %	62 %	53,8 (45–62)	10 % (7–14)
10	3 %	40 %	62 %	41,1 (41–57)	8 % (7–13)
15	2 %	21 %	62 %	40,3 (31–46)	11 % (9–14)
20	2 %	1 %	49 %	20,8 (18–30)	8 % (7–13)
25	2 %	0 %	7 %	5,1 (3–11)	3 % (2–6)

• Las visitas bajan a medida que el tubo supera cada longitud de lengua: las mariposas (unos 15 mm) dejan de visitar entre 10 y 20 mm, y los colibríes (pico de unos 22 mm) entre 20 y 25 mm.
• El cuajado no sigue a las visitas. De 5 a 20 mm las visitas se reducen más o menos a la mitad, pero el cuajado se mantiene cerca del 10 %. En un tubo corto, mariposas y colibríes apenas tocan polen. A 20 mm el tubo encaja con el pico del colibrí, así que su cabeza aprieta las anteras y el estigma y cada visita mueve más polen.
• A 25 mm ni siquiera los colibríes suelen alimentarse, y el cuajado cae a un 3 %.

Preguntas para los estudiantes

1. (Predicción, se repite después del laboratorio) ¿Qué les pasa a las visitas cuando el tubo de la corola se alarga?
2. ¿Qué variable debe mantenerse igual en esta investigación?
3. ¿Cuál es el cuajado con un tubo de 20 mm?
4. ¿En qué porcentaje baja la probabilidad de visita del colibrí de 15 mm a 25 mm?
5. Explica por qué el cuajado se mantiene estable de 5 a 20 mm pero se desploma a 25 mm.

Respuestas para el docente: (1) Las visitas bajan, hasta casi ninguna a 25 mm. (2) El néctar por flor (también el color, el aroma y la hora de apertura). (3) Acepta 6–15 % (8 % en nuestra simulación). (4) Acepta 86–91 %: (62 − 7) ÷ 62 × 100 = 89 %. (5) Las mariposas dejan de visitar un tubo de 20 mm, pero movían poco polen; el colibrí sigue alimentándose y, apretado contra anteras y estigma, mueve más polen en cada visita. A 25 mm el tubo es más largo que su pico.

Ideas erróneas frecuentes

• "Más visitas significa más semillas." Lo que cuenta es el polen que llega a estigmas de la misma especie.
• "Las abejas polinizan todas las flores." Aquí la probabilidad de visita de la abeja es solo del 2–5 %. Cambia a Azul violeta con 5 mm y sube al 52 %: nuestra simulación dio 105 visitas por día, 84 de abejas, y un 60 % de cuajado.
• "La flor desarrolla un tubo largo para elegir a su polinizador." Las plantas no eligen. Las flores cuya forma encaja con un polinizador producen más semillas, y así el carácter se extiende.

Ampliación

• Pestaña Coevolución: deja Tubo de la flor – espiritrompa de la polilla, h² 0,50 y coste 0,20, y pulsa +10 generaciones cinco veces. Ambas medias subieron de 10 y 8 mm a unos 27 mm en la generación 50, y a 36,5 mm en la generación 100.
• Sistema reproductivo a 25 mm: elige Se autopoliniza si faltan visitantes. El cuajado saltó de un 4 % a un 49 % en nuestras ejecuciones del modelo, pero las plántulas autopolinizadas sobreviven la mitad. ¿Por qué sigue compensando la polinización cruzada?

Preguntas frecuentes

¿Por qué mis estudiantes obtienen visitas y cuajados distintos?

Cada animal que pasa visita al azar, y ningún ajuste repite una simulación; las etiquetas de probabilidad de visita no cambian nunca. El intervalo de la pregunta 3 se cumplió en las 20 000 ejecuciones del modelo que probamos.

¿Puedo dejar la flor preparada para mis estudiantes?

Sí. En los valores iniciales del enlace de clase, pon Color de la flor en Rojo, Aroma en Sin aroma y Néctar por flor en 10. Así los estudiantes solo cambian Longitud del tubo de la corola.

¿Sustituye esto a observar flores reales?

No. Combínalo con una disección o con el laboratorio virtual de germinación de semillas, cuya simulación disecciona flores polinizadas por insectos y por el viento.

Simulaciones y guías relacionadas

Laboratorio de reproducción de plantas con flor – disección, polinización, dispersión y germinación Selección natural – población de conejos, mutaciones, lobos y alimento

Para la selección a lo largo de generaciones, consulta el laboratorio virtual de selección artificial.