practica 2

Actividad experimental 2. Tercera etapa

El papel del suelo y del agua en la nutrición autótrofa

Preguntas generadoras:

1. ¿De qué se alimentan las plantas?
2. ¿De qué manera participa el suelo en la nutrición autótrofa?
3. ¿Cuál es la función del agua en la nutrición autótrofa?

Planteamiento de las hipótesis:

En el preparado 1: si crecerá la planta ya que cuenta con los minerales que le proporcionará el agua que es de la  llave y el suelo su materia inorgánica por lo tanto le proporcionará lo necesario para su crecimiento.

En el preparado 2: no crecerán ya que el agua será destilada no le dará las sales minerales que necesita el germinado para su desarrollo y el tezontle que es solo un soporte para la planta no le dará esa materia orgánica necesaria para su crecimiento.

En el preparado 3: si crecerá ya que el agua al ser de la llave le dará como ya dijimos las sales minerales pero el tezontle únicamente le ayudara al soporte y nada más , pero con la ayuda y presencia de las sales minerales completara su desarrollo.

En el preparado 4: si crecerá ya que cuenta con las sales minerales que tiene la solución hidropónica aunque no cuente con un soporte , también observaremos el fenómeno de turgencia en este preparado .

Introducción

El suelo contiene sales minerales, hongos, bacterias y una diversidad de formas de vida. Estos microorganismos se alimentan de materia orgánica en descomposición, que transforman en compuestos inorgánicos y que a su vez constituye la materia prima que utiliza la planta para realizar la fotosíntesis.

La materia inorgánica entra a la planta disuelta en agua. Por su naturaleza, el agua no sólo es la fuente de hidrógeno indispensable para la construcción de moléculas orgánicas, sino también es el solvente de la mayor parte de los solutos que se encuentran en las plantas y demás seres vivos y participa en las reacciones biológicas. En el caso particular de los vegetales, éstos incorporan agua para compensar las pérdidas por transpiración. Aunque el suelo y el agua son esenciales para llevar a cabo los procesos fisiológicos de los vegetales, no son el alimento de las plantas, sino solamente son la materia prima que estará involucrada en las transformaciones químicas de la fotosíntesis.

Objetivo:

·        Establecer el papel del agua y del suelo en la nutrición autótrofa.

Material:

1 vaso de precipitados de 1000 ml

1 probeta de 100 ml

1 espátula

1 vidrio de reloj

1 agitador

4 envases de plástico de 250 ml aproximadamente

Regla en milímetros

Tezontle

Material biológico:

Plántulas de frijol

Tierra

Sustancias:

Nitrato de calcio

Sulfato de magnesio

Fosfato de potasio monobásico

Agua destilada

Equipo:

Balanza granataria electrónica

Procedimiento:

A. Preparación de la solución hidropónica.

Pesa 1.2 gr de nitrato de calcio, agrega 5 gr de sulfato de magnesio y añade 3 gr de fosfato de potasio monobásico. Disuélvelos en agua destilada y afóralos a 1 litro.

B. Siembra de las plántulas.

Selecciona doce plántulas de frijol y mide la longitud inicial de cada una. Después enumera cuatro envases de plástico (de aproximadamente 200 o 250 ml) y siembra tres plántulas por envase, con los sustratos que a continuación se mencionan:

·   En el envase 1 agrega tierra hasta cubrir las raíces de las plántulas y añade 10 ml de agua de la llave.

·   En el envase 2 acomoda el tezontle hasta cubrir las raíces de las plántulas y añade 10 ml de agua destilada.

·   En el envase 3 coloca tezontle hasta cubrir las raíces de las plántulas y añade 10 ml de agua de la llave.

·   En el envase 4 vierte la solución hidropónica y acomoda las plántulas cuidando de que las raíces queden sumergidas.

NOTA: Es importante que cada clase riegues y midas las plántulas, durante el tiempo que te indique tu profesor.

Para regar las plántulas añade:

·   Agua de la llave a los envases 1 y 3

·   Agua destilada al envase 2

·   Solución hidropónica al envase 4.

NOTA: Recuerda que se debe agregar la misma cantidad de agua o de solución hidropónica en los 4 envases, según sea el caso.

Resultados: Completa la siguiente tabla:

	Recipiente 1 Suelo + 10 ml de agua de la llave	Recipiente 2 Tezontle + 10 ml de agua destilada	Recipiente 3 Tezontle + 10 ml de agua de la llave	Recipiente 4 Solución hidropónica
Medición inicial	7,6,7,7	7,7,7.2,7	6.8,6.5,7.2,7	4.5,4,5,5,7
Medición 1	7,7,6.5,8,7	8,7.5,7.5,	7,6.5,7.5,7	5,4.5,6,7
Medición 2	6,7,6.5,7	8.5,5,5.5,6.5	5.5,5.5,5.5,6	6,6.5,5.5,5
Medición 3	7,5,4.5,5	9.5,8,6,6	5.5,5,6,6	5,7,6,6

Análisis de los resultados:

La mayoría de nosotros nos dimos cuenta que los preparados no tuvieron las condiciones adecuadas de luz y agua , pero llegamos a la conclusión que el papel del suelo y el agua; es que el agua únicamente es el transporte de los minerales o de materia inorgánica que proviene del suelo para la realización de la fotosíntesis.

Replanteamiento de las predicciones de los alumnos:

Conceptos clave: Plántula de frijol, nutrición autótrofa, crecimiento, hidropónica, suelo.

                                                                                                                                                              

Plántula de frijol: FRIJOL

Nombrecientífico:PhaseolusvulgarisL.
NombresVulgaresenespañol: fríjol,frejol,porotos,guisante
Nombre vulgar en otros idiomas:  beans (inglés).

ORIGEN

América, el fríjol, Phaseolus vulgaris L., es una especie dicotiledónea anual, perteneciente a la familia de las fabáceas, antiguamente conocida como familia de las papilionáceas. El fríjol es una especie que presenta una enorme variabilidad genética, existiendo miles de cultivares que producen semillas de los más diversos colores, formas y tamaños. Si bien el cultivo se destina mayoritariamente a la obtención de grano seco, tiene una importante utilización hortícola, ya sea como poroto verde o como poroto granado.
 

ETAPA DE GERMINACIÓN

CONDICIONES DEL CULTIVO

La primera expresión de crecimiento en la etapa de germinación corresponde a la aparición de la radícula, la cual se convierte posteriormente en la raíz primaria o principal. En la parte alta de la radícula, pocos días después de ocurrida la germinación, se desarrollan entre tres y siete raíces secundarias.

El hipocotilo, que corresponde a la parte subterránea del tallo principal, comienza a expresarse uno a dos días después que la radícula y conduce a los cotiledones hacia arriba hasta posicionarlos por sobre el nivel del suelo. El término de la etapa de germinación y el comienzo a su vez de la etapa de emergencia, corresponde al momento en que el hipocotilo asoma sobre el suelo junto a los cotiledones.

Los cotiledones, por su parte, una vez que emergen y se despliegan, dan lugar al crecimiento del epicotilo; éste corresponde a la porción del tallo que se ubica entre los cotiledones y el primer par de hojas primarias o unifoliadas.

La plúmula, por otra parte, que viene diferenciada en la semilla, se encuentra a continuación del epicotilo, estando constituida por la yema terminal y los primordios de las primeras hojas trifoliadas.

TALLO PRINCIPAL

Las plantas poseen un tallo principal, el cual, dependiendo del cultivar, puede presentar un hábito de crecimiento erecto, semipostrado o postrado. Los tallos pueden presentar pelos cortos, pelos largos, una combinación de pelos cortos y largos, o ser glabros. Además de lo señalado, siempre existen pequeños pelos en forma de gancho llamados uncinulados, incluso en los tallos glabros.

La pigmentación de los tallos presenta tonalidades derivadas fundamentalmente del verde, del rosado y del morado. En algunos casos el tallo y el pecíolo tienen el mismo color, pudiendo incluso suceder que la pigmentación de los tallos se concentre solamente cerca de los nudos.

El primer nudo del tallo principal, corresponde a aquel en que se encuentran insertos los cotiledones; la primera porción del tallo, por lo tanto, corresponde al hipocotilo. En el segundo nudo se presentan las hojas primarias, las cuales son unifoliadas y opuestas.

El segundo internudo, que se desarrolla entre el nudo cotiledonar y las hojas unifoliadas, corresponde al epicotilo. Los cotiledones, en tanto, se van deshidratando en forma gradual, desprendiéndose de las plantas cuando éstas están próximas a expresar su tercer nudo en el tallo principal.

El crecimiento del tallo principal, luego de la expresión del epicotilo, continúa manifestándose a través de la formación de una serie de nudos e internudos, cuyo número depende del cultivar y muy especialmente de su hábito de crecimiento. El número total de nudos en el tallo principal puede fluctuar entre 6 y más de 30.

RAMAS

Las plantas de fríjol poseen un número variable de ramas, las cuales presentan un menor diámetro que el tallo principal. Las ramas primarias, que comienzan habitualmente a desarrollarse cuando las plantas presentan entre tres y cuatro nudos en el tallo principal, son importantes en la producción de vainas.

La ramificación se inicia generalmente en la axila de la primera hoja trifoliada (tercer nudo del tallo principal) y continúa hacia la parte alta, siendo en general las dos primeras ramas en formarse (tercer y cuarto nudo), las más importantes. Las ramas primarias que se originan en nudos más altos del tallo principal y/o las ramas secundarias, en el caso de los cultivares que las producen, son de menor crecimiento y realizan un menor aporte al rendimiento. El desarrollo de ramas en el nudo cotiledonar sólo ocurre en casos en que la planta sufra algún daño importante en su crecimiento. En el segundo nudo, que corresponde al del primer par de hojas unifoliadas, tampoco es común que se produzcan ramas, aunque es más probable que en el nudo de los cotiledones.

El crecimiento del tallo principal y de las ramas puede terminar en una inflorescencia o en una hoja, según se trate de cultivares de hábito determinado o indeterminado, respectivamente.

TRIADAS

En la axila de cada hoja trifoliada se encuentran tres yemas formando un complejo axilar llamado tríada. Por otra parte, los dos primeros nudos presentan tríadas en ambos lados, vale decir en la axila de cada cotiledón y en la axila de cada hoja unifoliada.

Las yemas de la tríada pueden permanecer latentes, originar ramas, ramas y racimos florales, u originar solamente racimos florales. En el caso que se originen dos ramas en un mismo nudo, éstas, al igual que las hojas, tendrán una disposición alterna respecto del nudo siguiente; sólo en los dos primeros nudos pueden llegar a producirse ramas en forma opuesta.

El desarrollo de las tríadas puede ser de tres tipos, los cuales se caracterizan a continuación:

Completamente vegetativo: en este caso, una, dos, o incluso las tres yemas pueden mantenerse latentes; lo habitual, sin embargo, es que en las tríadas vegetativas de posición más baja, la yema central origine una rama y las yemas laterales permanezcan latentes; eventualmente, luego de la expresión de la rama sobre la yema central, puede brotar una yema lateral produciendo un apéndice foliáceo, o prófilo.
La expresión de ramas, a partir de las tríadas vegetativas ubicadas en las primeras hojas del tallo principal, determina un rápido avance en el crecimiento de las plantas. En los cultivares indeterminados, lo normal es que a partir de las tríadas vegetativas basales de las ramas primarias, se originen ramas secundarias.

Por último, cabe señalar que existen tríadas completamente vegetativas, especialmente las de posición más alta, en las que no se manifiesta ningún tipo de crecimiento.

Floral y vegetativo: en las tríadas que presentan desarrollo floral y vegetativo, la yema central desarrolla una inflorescencia y las dos yemas laterales permanecen inicialmente en estado latente. Sin embargo, eventualmente, una de las yemas laterales, o incluso las dos, pueden salir del estado de latencia e iniciar el desarrollo de una rama. Generalmente, el tipo de desarrollo floral y vegetativo se presenta en la parte media y superior de los tallos.  

Completamente floral: las dos yemas laterales se desarrollan directamente en flores y luego en vainas. La yema central en un comienzo permanece en estado latente, pudiendo posteriormente dar origen a un nuevo botón floral. Este tipo de desarrollo se presenta únicamente en la axila de la última hoja trifoliada del tallo principal o de las ramas, en los cultivares de crecimiento determinado.

Los tres casos de desarrollo estructural de la planta a partir de las tríadas están presentes tanto en el tallo principal como en las ramas.

HÁBITOS DE CRECIMIENTO

De acuerdo con el hábito de crecimiento que presentan sus plantas, los cultivares de fríjol son agrupados en cuatro tipos principales:

Hábito de crecimiento determinado arbustivo (Tipo I): el tallo principal y las ramas laterales terminan en una inflorescencia. Al expresarse estas inflorescencias, el crecimiento, ya sea del tallo principal o de las ramas, se detiene. El tallo principal es vigoroso y presenta 5 a 10 internudos comúnmente cortos. La altura de las plantas varía normalmente entre 30 y 50 cm, existiendo casos de plantas enanas (15 a 25 cm). La etapa de floración es rápida y la madurez de las vainas ocurre en forma bastante concentrada.

Hábito de crecimiento indeterminado arbustivo (Tipo II): las plantas presentan un hábito indeterminado, continuando con su crecimiento en los tallos luego de ocurrida la floración.

Las plantas presentan un crecimiento erecto y un bajo número de ramas. El tallo principal normalmente desarrolla una guía de escaso crecimiento.

Hábito de crecimiento indeterminado postrado (Tipo III): las plantas presentan un hábito postrado o semipostrado, con un importante sistema de ramificación. El tallo principal y las numerosas ramas existentes pueden presentar aptitud trepadora a partir de las guías que presentan en su parte terminal, especialmente si cuentan con algún tipo de soporte. Las guías, que corresponden a prolongaciones de los tallos que se aíslan de la cobertura del cultivo, comienzan a expresarse luego de iniciada la floración; los internudos de las guías, en tanto, son mucho más largos que los internudos de los tallos. La etapa de floración es más prolongada que en los hábitos Tipo I y Tipo II, y la madurez de sus vainas es bastante menos concentrada.

Hábito de crecimiento indeterminado trepador (Tipo IV): el tallo principal, que puede tener de 20 a 30 nudos, alcanza hasta 2 o más metros de altura si es guiado, ya sea a través de tutores o de plantas de cultivo que le sirvan como soporte. La floración se prolonga durante varias semanas, pudiendo presentarse vainas casi secas en la parte basal de la planta, mientras en la parte alta continúa la floración. Las ramas, que son muy poco desarrolladas a consecuencia de la fuerte dominancia apical, se presentan además en baja cantidad.

Los cuatro tipos de hábito descritos, son muy definidos; sin embargo, hay cultivares cuyas características determinan que su ubicación sea intermedia entre un hábito y otro.

HOJAS

Las plantas de frejol presentan hojas simples y compuestas. Las simples, que se denominan también primarias, son las que se forman en la semilla durante la embriogénesis. Son opuestas, unifoliadas, auriculadas, acuminadas y sólo se presentan en el segundo nudo del tallo principal, a continuación del nudo cotiledonar. Las hojas compuestas, en tanto, son trifoliadas y corresponden a las hojas características del frijol.

Las hojas trifoliadas presentan además un pecíolo y un raquis; en la base del pecíolo, y muy próximo al tallo, está el pulvínulo, estructura que se relaciona con los movimientos nictinásticos de las hojas. A cada lado del punto de inserción de las hojas trifoliadas, se presenta una pequeña estípula de forma triangular.

Los tres folíolos de cada hoja compuesta, uno central y dos laterales, son simétricos y acuminados; cada uno de los folíolos presenta un peciólulo que los une al raquis, observándose además la presencia de una estipela en cada folíolo lateral, y de dos estipelas en el folíolo terminal; estas estructuras se ubican en la base de los peciólulos.

ETAPA DE FLORACIÓN

Poco antes de iniciarse la floración, la planta presenta botones florales prominentes; en el caso de los cultivares determinados, las primeras flores en abrir son las correspondientes a los botones ubicados en la parte terminal del tallo principal y de las ramas; posteriormente, la floración se extiende sucesivamente hacia los nudos inferiores de los tallos. En el caso de los cultivares indeterminados, la floración comienza en los nudos reproductivos inferiores del tallo principal y de las ramas, para posteriormente extenderse sucesivamente hacia los nudos superiores.

FLORES

La flor del fríjol, que es una típica flor papilionácea, presenta un pedicelo con pelos uncinulados; el cáliz es gamosépalo y en su base hay dos bractéolas verdes y ovoides que persisten hasta poco después de la floración. La corola, por su parte, es pentámera y en ella se pueden distinguir las siguientes partes: el estandarte o pétalo posterior, que es glabro y simétrico, las alas, que corresponden a los dos pétalos laterales y la quilla, que está formada por los dos pétalos anteriores, los cuales se encuentran totalmente unidos. La quilla, que es asimétrica, se presenta en forma de espiral muy cerrado, envolviendo completamente al gineceo y al androceo.

El androceo está formado por nueve estambres soldados en la base y por un estambre libre llamado vexilar, que se encuentra al frente del estandarte. El gineceo súpero incluye el ovario comprimido, el estilo encurvado y el estigma interno. La morfología floral del fríjol favorece el mecanismo de autopolinización; en efecto, las anteras están al mismo nivel que el estigma y, además, ambos órganos están envueltos completamente por la quilla. Al ocurrir  la dehiscencia de las anteras (antesis), habitualmente con las flores aún cerradas, el polen cae directamente sobre el estigma; una vez ocurrida la polinización se produce una rápida apertura de las flores.

INFLORESCENCIAS

Cada inflorescencia corresponde a un racimo principal compuesto de racimos secundarios (racimo de racimos). En la inflorescencia se pueden distinguir tres componentes principales: el eje, compuesto por un pedúnculo y un raquis, las brácteas y las flores.

En el extremo apical del pedúnculo se desarrolla la primera tríada floral que dará lugar al primer racimo secundario. A partir de éste, el racimo principal continúa elongando a través de un raquis, en el cual pueden desarrollarse entre una y dos tríadas florales más, completándose en definitiva dos a tres racimos secundarios.

En cada tríada floral dispuesta en el racimo principal, las dos yemas laterales producen una flor cada una; cuando las dos vainas provenientes de las flores laterales ya están desarrolladas, puede expresarse una tercera flor en la posición central.

VAINAS

Las vainas o legumbres corresponden a frutos compuestos por dos valvas, las cuales provienen del ovario comprimido; en la unión de las valvas aparecen dos suturas, una dorsal o placental y una ventral. Los óvulos, que corresponden a las futuras semillas, se presentan dispuestos en forma alterna en las dos valvas de las vainas.

Durante los primeros 3 a 4 días de crecimiento de las vainas, éstas se elongan lentamente (0,3 a 0,4 cm por día), portando rudimentos florales en su parte apical. Posteriormente, la elongación de las vainas comienza a ser más rápida, llegando a incrementarse hasta en más de 1 cm por día, en la segunda mitad del período de crecimiento. Las vainas que pueden ser planas o cilíndricas, alcanzan al estado verde una longitud promedio, que según el cultivar y las condiciones de manejo, puede fluctuar entre 9 y 16 cm.

El número original de óvulos por vaina varía generalmente entre cuatro y siete; el aborto de granos, que puede ocurrir por distintas causas, determina que las vainas lleguen a veces a lograr un menor número de granos que el potencial que presentaban de acuerdo al número de óvulos expresados.

Las vainas son generalmente glabras y a veces presentan la epidermis cerosa; pueden tener un color uniforme o presentar un aspecto jaspeado.

ETAPA DE LLENADO DE GRANOS

Los granos inician su crecimiento poco antes que las vainas alcancen su máxima longitud; sin embargo, el crecimiento hasta ese momento es muy escaso, lo que permite, en los cultivares destinados a la obtención de poroto verde, la cosecha de vainas aptas para el consumo en ese estado. Posteriormente, el crecimiento de los granos se hace bastante más rápido, lo que determina que una vaina en estado óptimo para su consumo en verde, se sobremadure en un plazo máximo de 2 a 3 días.

Desde que se sobrepasa el estado de máxima longitud de las vainas, los granos crecen rápidamente, haciendo que las vainas presenten abultamientos característicos. El crecimiento de los granos, hasta alcanzar el estado de poroto granado (70 a 73% de humedad), se basa fundamentalmente en una acumulación de carbohidratos. Estos continúan acumulándose en forma importante, junto a las proteínas, hasta que se alcanza el estado de madurez fisiológica.

El estado de madurez fisiológica, o término de crecimiento de los granos, se alcanza cuando éstos logran una humedad de 52 a 54% como promedio. El color de los granos es verde desde el comienzo de su crecimiento, hasta que alcanzan una humedad ligeramente superior o muy cercana al 60%; de ahí en adelante los granos van gradualmente adquiriendo el o los colores característicos de cada cultivar, para lograr su coloración definitiva al estado de madurez fisiológica.

El tiempo requerido para que las vainas alcancen su longitud máxima, es generalmente similar al que se requiere para que los granos completen su desarrollo (estado de madurez fisiológica). Los granos, luego de alcanzar su madurez fisiológica, pierden aproximadamente un 3% diario de humedad como promedio, alcanzando su madurez de trilla cuando presentan en promedio un 14 o 15% de humedad.

Es común que muchos cultivares, a partir del momento en que sus semillas alcanzan un 14% de humedad, presenten dehiscencia espontánea de semillas; esta situación se relaciona con los tipos de textura que poseen las vainas, los cuales se detallan a continuación:

Pergaminosa: se caracteriza por la presencia de fibras fuertes en la unión de las valvas, lo que induce una marcada dehiscencia en la maduración. Los cultivares con este tipo de textura son los más comunes y corresponden a aquellos que se cultivan exclusivamente para la cosecha de grano seco.

Coriácea: se caracteriza por llegar a producir una separación leve de las dos suturas, sin que haya separación total de las dos valvas.

Carnosa o no fibrosa: la vaina es casi indehiscente y las valvas no poseen fibra; este es el caso de las vainas correspondientes a los cultivares de poroto verde cilíndrico.

SEMILLAS

Las semillas de frejol presentan una gran variación de colores, formas y tamaños; entre los colores se puede señalar el blanco, el amarillo, el beige, el café, el rojo, el negro o combinaciones de algunos de ellos; las formas, en tanto, pueden ser cilíndricas, arriñonadas, esférica, ovaladas, etc.

Las  partes externas más importantes de la semilla, se detallan a continuación:

Testa o cubierta: corresponde a la capa secundina del óvulo.

Hilum: corresponde a la cicatriz dejada por el funículo; esta última estructura conecta la semilla con la placenta.

Micrópilo: corresponde a una abertura natural existente en la semilla localizada cerca del hilum (Figura 39); permite la absorción de agua para el proceso de germinación.

Rafe: corresponde a un lóbulo que proviene de la soldadura del funículo con los tegumentos externos del óvulo.

Bajo la testa, la semilla presenta dos cotiledones y un eje embrionario; éste último está formado por la radícula, el hipocotilo, el epicotilo, la plúmula y las dos hojas primarias o unifoliadas.

USOS

Se consume cocida al estado cocido en diferentes guisos calientes. Tradicionalmente, ha sido un producto comercializado en vaina o enlatado de amplia aceptación por el público. Estos se destinan fundamentalmente al mercado fresco y a la industria de alimentos congelados. En el caso de poroto verde, también es de relativa importancia el consumo en forma enlatada.

Nutrición autótrofa: Las células que tienen nutrición autótrofa fabrican materia orgánica propia a partir de materia inorgánica sencilla. Para realizar esta transformación, las células de nutrición autótrofa obtienen energía de la luz procedente del Sol.

Crecimiento: Desarrollo de un organismo o de alguna de sus partes

Hidropónica: es un método utilizado para cultivar plantas usando soluciones minerales en vez de suelo agrícola. La palabra hidroponía proviene del griego, hydro = agua y ponos = trabajo.
Las raíces reciben una solución nutritiva equilibrada disuelta en agua con todos los elementos químicos esenciales para el desarrollo de la planta. Y pueden crecer en una solución mineral únicamente o bien en un medio inerte como arena lavada, grava o perlita.

Suelo: parte superficial de la corteza terrestre, biológicamente activa, que tiende a desarrollarse en la superficie de las rocas emergidas por la influencia de la intemperie y de los seres vivos (meteorización).

Relaciones. Este tema es clave porque le permite al alumno comprobar que las plantas crecen en diferentes sustratos y que el agua y el suelo no son en sí mismos, los alimentos de la planta.