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Gravedad. Efectos de su cambio en la germinación de semillas Patricia Contreras1, Fabián Mamaní1, Silvia Gallac 1, Patricia Cáceres1,2 1CIIDEPT

- Centro de Innovación e Investigación, para el Desarrollo Educativo, Productivo y Tecnológico, J. Ingenieros 260, S.M.Tucumán, Tucumán 2FACET, UNT, Av. Independencia 1800, S.M.Tucumán, Tucumán E-mail: [email protected]

Resumen La interacción gravitatoria permite al hombre hablar de arriba-abajo y a las plantas buscar los nutrientes desarrollando su raíz en el suelo o geotropismo positivo. El desarrollo de la ciencia espacial procura establecer qué vegetales pueden germinar en condiciones de microgravedad para generar ambientes donde los astronautas puedan respirar y alimentarse. Se comenta una experiencia de laboratorios del CIIDEPT- Tucumán, con semillas de tomate, lechuga y alpiste que germinaron en clinostatos construidos con recursos de bajo costo y se muestran algunos resultados que pueden replicarse en aulas de secundaria. Palabras clave: Microgravedad en germinaciones; clinostatos, semillas

I. INTRODUCCIÓN El CIIDEPT (Centro de Innovación e Investigación, para el Desarrollo Educativo, Productivo y Tecnológico) depende del Ministerio de Educación de la Provincia de Tucumán organiza una muestra educativa anual para la divulgación de las ciencias abierta a la comunidad en general, EDUCATEC, invitando especialmente a escuelas de todas las modalidades y niveles. En 2019 la muestra fue visitada por alrededor de 400.000 personas a lo largo de diez días. Desde el laboratorio de Física y articulando con el laboratorio de Biología se ha presentado en 2019 la propuesta “Gravedad Cero”, como resultado de una investigación desarrollada en los seis meses previos, estudiando cómo la variación de la aceleración que sienten los vegetales como gravitación, modifica la germinación de semillas. Se partió de una nota que informaba avances en la búsqueda de semillas que pudieran germinar en ambientes donde la gravedad fuese distinta, cuestión de interés para los viajes espaciales. Aunque ya se cultivan distintos vegetales en la estación espacial internacional, el tema resulta innovador por el diseño de las experiencias y los resultados. El equipo se integró con cuatro profesionales, tres de física y uno de biología. La intención era mostrar que la ciencia trabaja en equipos interdisciplinarios, resaltando que no se pierde identidad y se consiguen resultados más interesantes. La experiencia puede replicarse en aulas escolares, los contenidos están en los NAP (núcleos de aprendizajes prioritarios) y los dispositivos son de bajo costo. Al socializar resultados en la muestra, se mantuvo el contenido científico y se modificó sólo el lenguaje usado en función de las diferentes edades de los escucha. Ya se había determinado que la gravedad, o su ausencia, tenía un efecto importante en las funciones y el comportamiento de las células … Además, se consideró necesario impartir formación en el ámbito de la ciencia y la tecnología espaciales en todos los niveles de enseñanza, desde la escuela primaria hasta la universidad. (Asamblea General Naciones Unidas, 2012)

II. DESARROLLO El propósito de la investigación fue comprobar experimentalmente cómo afecta la disminución de la gravedad al desarrollo de las plantas. La información disponible en la web no permitía la réplica del experimento, por lo que se diseñaron las etapas de las actividades: Qué semillas se usarían, cómo mantener las semillas en giro constante, y a qué velocidades se harían girar las semillas. Cómo mantener constante la velocidad angular. Con qué frecuencia se verificaría la germinación. La gravedad es un factor esencial porque determina la dirección del crecimiento de la raíz y del tallo. Que la raíz crezca hacia abajo y el tallo crezca hacia arriba está determinado precisamente porque el vector de la gravedad va de arriba abajo. La variación de g se realizó superponiendo una aceleración por movimiento circular, de modo de sumar en cada punto dos vectores perpendiculares entre sí en un caso, con lo que la fuerza resultante tenía siempre el mismo módulo y dirección variable y en el otro caso se sumaban dos vectores coplanares, con lo que la resultante tenía ambos, dirección y módulo variables.

FIGURA 1. Semillas en clinostato con giro en plano horizontal a 10rpm

El laboratorio de electrónica construyó tres clinostatos, uno giraba en plano horizontal y dos en planos verticales con velocidades que se mantenían en valores constantes usando motores programados con arduino. En cada uno de ellos se pusieron a germinar semillas de tomate, lechuga y alpiste y se controlaban cada siete días. Las aceleraciones que se sumaban eran 6,2.10-4 g (plano horizontal, 10rpm), 6.10-3 g (plano vertical, 22rpm) 1,5.10-2 g (plano vertical, 33rpm). En cada ocasión se contrastaban la germinación en movimiento con muestras en reposo, verificando también cómo el crecimiento obedecía al estímulo luminoso. En los ensayos se observaron alteraciones en el desarrollo radicular y en algunos casos también alteraciones en el desarrollo del tallo. Como patrón se sembraron semillas en reposo con las cuales se hicieron las comparaciones. Tanto los ensayos como los patrones se mantuvieron en las mismas condiciones de humedad, temperatura y luminosidad. Como conclusión podemos decir que un 85 % de las semillas sometidas al cambio de g mostraron disminución en la longitud de la radícula, desorientación en el ángulo de crecimiento (crecieron hacia los costados) y enrulamiento de la misma. Las semillas de tomate y lechuga fueron más sensibles a la modificación de la gravedad llegando en algunos casos a detenerse por completo la germinación de la radícula. Los resultados en los tallos fueron menos notorios pero sí se evidenció una disminución en sus longitudes. Como proyección se seguirá realizando réplicas de los ensayos y análisis estadísticos de los datos recolectados en dichos ensayos.

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

FIGURA 2. Semillas de tomate germinadas en reposo (a) y en clinostato vertical a 22rpm (b) y 33rpm(c) -- Semillas de alpiste germinadas en reposo (d) y en clinostato horizontal 10rpm (e)

III. VALORACIÓN DE LA RIQUEZA DE LA ACTIVIDAD La presentación del experimento y sus resultados resultó de interés no sólo para el público en general que asistió a la muestra sino para la comunidad educativa, alumnos y docentes. El partir de una nota periodística (nov2018) sobre el uso de Clinostatos distribuidos por la NASA es una manera de discutir la posibilidad de replicar las experiencias. La presentación del tema como el resultado de una investigación en proceso, permitió el análisis de la ciencia en contexto (un problema actual para la ciencia del espacio), las comparaciones entre teorías (Gravitación de Newton y Einstein), el estudio de la cinemática (determinación de aceleraciones centrípetas), explicaciones sobre tropismos (semejanza con el comportamiento del oído interno de humanos) como un todo relacionado con la actividad de los científicos.

REFERENCIAS elige educar, (2018) Profesora de Angol germina semillas en gravedad cero para futuras granjas espaciales, en https://eligeeducar.cl/profesora-angol-germina-semillas-gravedad-cero-futuras-granjas-espaciales, visto 12/7/2019 Gonzalez, P, Experiencias en ambientes de Gravedad Extrema, Buenos Aires, en http://www.astroeduc.com.ar/gaoc/Experiencias%20en%20ambientes%20de%20gravedad%20extrema.pdf, visto 12/7/2019 Hecht, E. (2013). Física 1: Algebra y Trigonometría. 2da ed. Ediciones Paraninfo. Naturalmenteciencias, (2015) Plantas en gravedad https://plantasenmicrogravedad.wordpress.com/tag/clinostato/ visto 12/7/2019

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