Laboratorio virtual de transpiración: luz, humedad y viento

Este laboratorio virtual de transpiración corresponde a la investigación sobre transpiración de AP Biology y cubre el trabajo práctico de GCSE sobre los factores que afectan a la tasa de transpiración. Los estudiantes preparan un control y luego cambian un factor ambiental cada vez: viento, humedad del aire, luz y agua del suelo. Anotan la tasa de transpiración y la apertura estomática, y explican cada resultado con los estomas y el gradiente de vapor de agua. Una sola clase da cuatro series de datos, un cálculo de porcentaje de cambio y una relación clara entre la pérdida de agua y la entrada de CO₂.

Relación con el currículo

• AP Biology Investigation 11, Transpiration. Apoya la Unit 2 (Topic 2.8, tonicidad y osmorregulación: el agua se mueve a favor de un gradiente de potencial hídrico) y las prácticas científicas de diseño experimental y análisis de datos.
• AQA GCSE Biology 4.2.3.2 (sistema de órganos de la planta): el efecto de la humedad, el movimiento del aire y la intensidad luminosa en la tasa de transpiración, y el papel de los estomas y las células oclusivas.
• NGSS HS-LS1-3 (estándar de EE. UU.): los mecanismos de retroalimentación mantienen la homeostasis. Aquí, los estomas se cierran cuando el suelo se seca.

Simulic no está afiliado al College Board ni a AQA, 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 planta está con luz intensa y suelo húmedo. Un ventilador sube la velocidad del viento de 0 a 4 m/s. ¿Qué le pasa a la tasa de transpiración?"

Muchos estudiantes esperan que no cambie ("el viento no abre los estomas") o que baje ("el viento enfría la hoja"). No los corrijas todavía.

Método en la simulación

La lectura bajo la planta muestra la apertura estomática, la tasa de transpiración en g/dm²/hora y el balance hídrico. El modelo no tiene nada aleatorio, así que todos los grupos obtienen los mismos números.

1. Fija las condiciones de control: Luz 100 %, Humedad 40 %, Viento 0 m/s, Suelo 70 %. Anota la tasa.
2. Viento: cambia solo Viento a 1, 2, 4, 6 y 8 m/s. Anota cada vez la tasa y el balance hídrico. Vuelve a poner Viento en 0.
3. Humedad: cambia solo Humedad a 20, 60, 80 y 100 %. Vuelve a ponerla en 40 %.
4. Luz: cambia solo Luz a 0 y 50 %. Vuelve a ponerla en 100 %.
5. Agua del suelo: cambia solo Suelo a 45, 35, 25 y 5 %. Anota también la apertura estomática.
6. Representa cada serie como tasa frente al factor, con el punto de control en todas las gráficas.

Factor cambiado	Ajuste	Apertura estomática (%)	Tasa de transpiración (g/dm²/hora)
Ninguno (control)	L 100, H 40, V 0, S 70
Viento (m/s)	1 / 2 / 4 / 6 / 8
Humedad (%)	20 / 60 / 80 / 100
Luz (%)	0 / 50
Suelo (%)	45 / 35 / 25 / 5

Resultados esperados

Todas las lecturas salen de la simulación con los ajustes de arriba. La tasa de control es de 1,44 g/dm²/hora con los estomas abiertos al 100 %.

Viento (m/s)	0	1	2	4	6	8
Tasa	1,44	1,94	2,45	3,46	4,46	5,47

Humedad (%)	20	40	60	80	100
Tasa	1,92	1,44	0,96	0,48	0,00

Suelo (%)	70	45	35	25	5
Apertura estomática (%)	100	100	75	50	0
Tasa	1,44	1,44	1,08	0,72	0,00

• El viento sube la tasa en línea recta: 4 m/s da un 140 % más que el aire en calma. A partir de 2 m/s el balance hídrico se vuelve negativo: la hoja pierde agua más deprisa de lo que las raíces la aportan.
• La humedad baja la tasa en línea recta, hasta cero en aire saturado: ya no queda gradiente de vapor.
• La luz abre los estomas: 0 % da 0,00 y 50 % da 0,72, la mitad del control.
• El agua del suelo no tiene efecto hasta que baja de 45 %. Entonces los estomas se cierran, incluso con plena luz.

Preguntas para los estudiantes

1. (Predicción, se repite después del laboratorio) ¿Qué le pasa a la tasa de transpiración cuando el viento sube de 0 a 4 m/s?
2. Cuando estudias la velocidad del viento, ¿qué condiciones deben mantenerse iguales?
3. Con las condiciones de control, ¿cuál es la tasa de transpiración?
4. ¿En qué porcentaje aumenta la tasa cuando el viento pasa de 0 a 4 m/s?
5. ¿Por qué bajar el agua del suelo a 25 % reduce la tasa a la mitad con plena luz, y qué le cuesta eso a la planta?

Respuestas para el docente: (1) Sube, de 1,44 a 3,46 g/dm²/hora. (2) La luz, la humedad y la humedad del suelo. (3) 1,44 g/dm²/hora. (4) Alrededor de 140 % (se acepta 137–143 %). (5) El suelo seco desencadena la señal de ABA, las células oclusivas pierden agua y los estomas se cierran a medias, así que escapa menos vapor. También entra menos CO₂, así que la fotosíntesis se ralentiza.

Ideas erróneas frecuentes

• "La transpiración es la planta sudando para refrescarse." El enfriamiento es un efecto secundario. El agua se evapora dentro de la hoja y se difunde hacia fuera por los estomas abiertos, a favor de un gradiente de vapor.
• "El viento seca el suelo, así que reduce la transpiración." El viento arrastra la capa de aire húmedo junto a la hoja, lo que hace más pronunciado el gradiente y sube la tasa.
• "Los estomas solo responden a la luz." La falta de agua se impone a la luz: con 5 % de agua en el suelo los estomas están cerrados con plena luz.

Ampliación

• Pulsa Mediodía ardiente (luz 100 %, humedad 30 %, viento 2,5 m/s, suelo 30 %). Los estomas solo están abiertos al 63 %, pero la tasa es de 1,97 y el balance hídrico es de −1,07. Pregunta por qué las plantas se marchitan a mediodía aunque cierren en parte los estomas.
• El laboratorio de AP expresa la pérdida de agua por área de hoja. La simulación ya da g por dm² por hora. Pide a los estudiantes que conviertan la tasa de control a g/m²/hora (144) y que expliquen por qué las tasas se comparan por unidad de área foliar.

Preguntas frecuentes

¿Son realistas las tasas de transpiración?

Son valores didácticos elegidos para que las tendencias se vean con facilidad. La dirección y la forma de cada efecto coinciden con las plantas reales. No las compares con lecturas de un potómetro.

¿Pueden los estudiantes cambiar la temperatura?

No. La simulación solo tiene deslizadores de luz, humedad, viento y humedad del suelo. Comenta la temperatura como un factor que aumenta la evaporación y la difusión, o estúdiala en un laboratorio real.

¿Pueden los estudiantes medir la densidad estomática?

No con esta simulación. Muestra un solo estoma en primer plano, no una epidermis de hoja. Combínala con una actividad de microscopio si tu curso necesita recuentos de estomas.

Simulaciones y guías relacionadas

Fotosíntesis – contar burbujas de oxígeno en una planta acuática Difusión y ósmosis – modelo de membrana y experimento con tiras de papa

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