Efectos del dióxido de carbono en el crecimiento de las plantas y en el calentamiento global.

INDAGANDO LAS CONSECUENCIAS DEL DIÓXIDO DE CARBONO EN EL CRECIMIENTO DE LAS PLANTAS Y EN EL EFECTO INVERNADERO.

INTRODUCCIÓN

Son muchos los artículos científicos que establecen una relación directa entre el aumento del dióxido de carbono en la atmósfera  y el efecto invernadero, debido a que este gas tiene la capacidad de absorber ciertas radiaciones infrarrojas y con ello producir un aumento de la temperatura. A su vez, también es conocido que uno de los factores limitantes en el crecimiento de las plantas es el dióxido de carbono, al ser este un componente fundamental en la ecuación de la fotosíntesis y los niveles de concentración de este gas en la  atmósfera son lo suficientemente bajos para ser limitante.

Si relacionamos ambos efectos, por tanto, podemos deducir que el efecto invernadero ocasionado por el aumento de los niveles de dióxido de carbono en la atmósfera sería beneficioso para el crecimiento de las plantas ya que favorece el proceso de la fotosíntesis.

Sin embargo, esta hipótesis ha generado controversia entre los científicos, al no quedar del todo claro la relación que puede existir entre ambos efectos del dióxido de carbono (crecimiento de las plantas y calentamiento global). El objetivo principal  de este trabajo es realizar un conjunto de experimentos que demuestren si ambos efectos del dióxido de carbono están relacionados y son ciertos.

MATERIAL Y MÉTODO.

Los materiales utilizados para comprobar nuestra hipótesis han sido los siguientes:

• Cuatro frascos de cierre hermético dos de ellos con una capacidad de un 2200 ml. Y otros con más pequeños con un volumen de 1200 ml.
• Semillas de pipas de girasol y  de mastuerzo.
• Dos termómetros de temperatura ambiental.
• Tierra o sustrato para plantas.
• Seis vasos de plástico cuatro pequeños y dos grandes.
• Vinagre.
• Bicarbonato.
• Agua embotellada
• Pipeta.
• Un regla.
• Una cámara fotográfica digital.
• Papel y bolígrafo.
• una balanza.

 El procedimiento a seguir fue el siguiente:

Se plantaron cuatro semillas de girasol en cada uno de los dos vasos de plástico grande (de yogurt) que contenían  60 gramos de tierra y se regó con 40 ml de agua. Cantidad suficiente para que la tierra estuviese húmeda varios días.

En uno de los botes de cierre hermético se colocó la maceta con las semillas de girasol y un pequeño vaso con 1 gramo de bicarbonato al que se le añadió con la pipeta 10 ml de vinagre. Inmediatamente después que se produjo la reacción química se cerró el frasco. La reacción se ajustó de tal forma que generara suficiente dióxido de carbono, una cantidad superior a 100 veces la presente en condiciones normales en la atmósfera terrestre.

En el otro frasco de cierre hermético únicamente se colocó la otra maceta y en este caso directamente se cerró el bote, con el fin de que la atmósfera presente fuera similar a la del exterior.

Similar procedimiento se llevó a cabo con las semillas de mastuerzo, en esta ocasión se sembraron 20 semillas en dos vasos de plástico pequeño (de petisuit) que contenían 30 gramos de tierra y se regó con 20 ml de agua.

Nuevamente en uno de los frascos pequeños se introdujo una de las macetas y un pequeño vaso con  1 gramo de bicarbonato al que se le añadió con la pipeta 10 ml de vinagre. Y en el otro frasco se colocó solo la maceta y se cerró.

Todos los frascos se colocaron en un lugar soleado y cada cuatro días se abrieron para ser regados y realizar la reacción química del bicarbonato con el vinagre para obtener la atmósfera saturada de dióxido de carbono. Ese mismo día se midió la temperatura en todos los frascos.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Se realizó el seguimiento del crecimiento durante dos semanas una vez habían germinado las semillas y se tomaron medidas cada tres a cuatro días, dependiendo cuando coincidían los fines de semana, ya que esos días el centro educativo se encuentra cerrado.

La gráfica que muestra el crecimiento de las plantas de girasol en el frasco sin exceso de dióxido de carbono  (barras de color rojo) y la gráfica que muestra el crecimiento de las plantas de girasol en cm con exceso de dióxido de carbono (barras de color azul) se determinaron esos datos con la regla y a partir de la media del crecimiento de las distintos crecimientos de plantitas dentro de una misma maceta (cuatro por maceta).

Los gráfica con los puntos rojos muestra la temperatura medida en el frasco con dióxido de carbono y la gráfica con puntos azules sin exceso de dióxido de carbono, para el caso de las plantas de girasol.

En el caso del mastuerzo los resultados  sobre el crecimiento se muestran en las barras de color azul con el exceso de dióxido de carbono y rojo para el caso contrario. Por otra parte los puntos de color azul indican la temperatura para el caso de los botes pequeños sin exceso de dióxido de carbono y los puntos rojos para el caso de los botes con exceso de dióxido de carbono.

En el caso de las plantas de girasol se observa un mayor y más rápido crecimiento en el frasco con exceso de dióxido de carbono que en el frasco con una concentración similar a la existente en la atmósfera (sin exceso de dióxido de carbono) como se aprecia al comparar las gráficas de barras azules y rojas y en las fotografías realizadas (ver fotografía). Estos resultados indican claramente que el proceso de fotosíntesis se está llevando a cabo de una forma más eficaz y que el dióxido de carbono es uno de los factores limitantes en el proceso de la fotosíntesis de las plantas.

Por otra parte, los datos de temperatura indican que el frasco con una gran concentración de dióxido de carbono la temperatura siempre era de aproximadamente un grado centígrado superior a la temperatura del otro bote (ver gráficas 3 y 4). Estos resultados avalan la hipótesis del efecto invernadero ocasionado por el aumento de dióxido de carbono en la atmósfera y por tanto, su capacidad de aumentar la temperatura, en este caso del aire contenido en el frasco. 

En el caso del mastuerzo, los resultados respecto a la temperatura fueron similares, en el frasco con exceso de dióxido de carbono la temperatura era también de 1.0 grado superior que en el frasco sin exceso de dióxido de carbono (ver gráficas 8 y 9)

Hubiera sido muy interesante haber medido la temperatura ambiente para comprobar que era semejante o a la presente en el frasco de cristal sin exceso de dióxido de carbono, de esta forma habríamos comprobado que el cristal del frasco también estaba ejerciendo un efecto invernadero.

Sin embargo, respecto al crecimiento de la planta de mastuerzo y su germinación, los resultados no se observó una clara diferencia entre ambos frascos (ver gráficas de barras del mastuerzo y fotografías).  Estos resultados pueden interpretarse de dos maneras que posteriormente deberemos comprobar: (1) que no hemos realizado correctamente el experimento y por tanto debemos repetir, para corroborar los datos, (2) que según el tipo de especie de planta el exceso de dióxido de carbono puede o no ser un factor limitante en el proceso de la fotosíntesis, al igual que ese aumento de un grado en la temperatura.

CONCLUSIONES

En ambos experimentos se ha comprobado que el dióxido de carbono aumenta la temperatura, lo que indica que es un gas con un claro efecto invernadero.

Respecto al papel que juega el dióxido de carbono en el crecimiento de las plantas, ha sido muy marcado en el caso de las plantas de girasol, pero en el caso del mastuerzo los resultados no han sido los esperados. Por ello se pretende repetir nuevamente todo los ensayos realizados, al menos dos veces, tanto para las plantas de girasol como las de mastuerzo.

En el futuro, pretendemos comprobar de forma más controlada el efecto de dióxido de carbono en el crecimiento de la planta, para ello se realizarán experimentos con distintas concentraciones de dióxido de carbono.

Finalmente, animamos a otros profesores y alumnos a realizar experimentos semejantes a los descritos en esta entrada de blog, con el fin de poder avalar o descartar los resultados que aquí hemos obtenidos. Además, este tipo de proyectos, suponen un excelente recurso para emplear con los alumnos la metodología de la indagación en un problema medioambiental tan importante como es el del calentamiento global.

NOTA:

Este trabajo ha sido realizado por cuatro alumnos de forma voluntaria y durante los periodos de recreo, dos de ellos pertenecientes a 1º de la ESO y otros dos a 2º ESO. Ellos han sido los encargados de la toma de datos y la realización de las pesadas, siembras y todo los demás procedimientos. El profesor junto a los alumnos hemos analizado y debatido los resultados obtenidos y los ensayos a realizar.  Por otra parte, los resultados obtenidos han servido para que dentro del aula, con todo el alumnado, se debatieran los resultados obtenidos y su relación con el cambio climático.

Agradecimientos: Este proyecto surge a raíz del curso realizado dentro del proyecto Inquire para el profesorado de primaria y secundaria organizado por los jardines botánicos de: Juan Carlos I de Alcalá de Henares y el Real Jardín Botánico de Madrid.