Fotomorfogénsis II
Datos del Proyecto
Descripción de la Experiencia
En este curso 17-18 hemos desarrollado la segunda fase del proyecto Fotomorfogénsis en plantas, cuyo objetivo principal es el estudio de las respuestas no fotosintéticas de las plantas a la luz. Esto incluye:
- Fotocontrol de la germinación de la semilla (germinación con luz o sin luz)
- Fotomodulación de la morfología (forma de las hojas, alargamiento)
- Fototropismo (crecimiento hacia o en contra de la luz)
- Fotomovimiento (nastias)
El término de fotomorfogénesis se emplea para englobar todas estas respuestas.
En el curso anterior realizamos el diseño y fabricación de una parte de la instrumentación necesaria para afrontar el proyecto y construimos una cámara de incubación especialmente diseñada para estudios de este tipo, un sistema de iluminación LED monocromática y un irradiómetro, necesario para medir el flujo de fotones que reciben las plantas en cada experimento.
Sesiones de trabajo
En este curso, el proyecto se ha dedicado a completar la instrumentación y realizar algunas pruebas. En concreto se proyectó completar el sistema de incubación y diseñar un programa de control de las condiciones de iluminación que fuera lo más flexible posible
Con estos fines, la primera sesión se dedicó a presentar a los nuevos miembros que se incorporaban, a revisar los logros alcanzados en el curso anterior y los objetivos del presente curso.
Puesto que se eligió la combinación de Processing y Arduino para diseñar el sistema de control de iluminación, las dos siguientes sesiones (2 y 3) se dedicaron a aprender algunas nociones básicas de programación con Processing y Arduino. En concreto, los alumnos y alumnas se encargaron del diseño gráfico de la interfaz. En primer lugar, se diseñó sobre el papel la configuración y aspecto que debía ofrecer dicha interfaz. A continuación, se dividió la interfaz en módulos y cada dos miembros se encargaron de crear en processing el módulo correspondiente. Posteriormente, todos los módulos fueron ensamblados para formar el programa completo.
El sistema creado, permite controlar hasta tres elementos de iluminación diferentes de forma secuencial o simultánea, permitiendo variar los periodos de iluminación y oscuridad de cada uno de ellos en un amplio rango de valores. Los resultados finales de esta parte del proyecto fueron muy satisfactorios.
En las siguientes sesiones (4 y 5) se trabajó también en el sistema de control de la temperatura, fundamental para la replicabilidad de algunos tipos de experimentos. Aunque se trabajó inicialmente sobre un sistema de control PID sobre ventiladores colocados en un lateral de la cámara, finalmente se ha elegido un sistema de control sencillo, con un intervalo de histéresis para encender/apagar la ventilación, ya que el diseño es mucho más sencillo y los resultados son bastante parecidos. No obstante, también hemos probado un pequeño sistema de refrigeración basado en una célula Peltier. En un curso posterior nos planteamos mejorar este sistema que permitiría realizar experimentos con temperaturas ambientales elevadas. Este sistema presenta algunas complicaciones debidas al pequeño tamaño de la cámara (que hace difícil controlar las oscilaciones de temperatura con un sistema de refrigeración y la condensación de humedad (que es bastante intensa debido al crecimiento de plantas en el interior de la cámara y que podría dañar la circuitería eléctrica).
En la siguiente sesión (6) se diseñó y construyó una cámara sencilla empleando la estructura de una estantería para obtener plantones que sirvan de muestras para la experimentación. Se construyó un panel al que se adhirieron segmentos de tiras led especiales para el crecimiento de plantas (rojo y azul) y se acopló un termostato sencillo de 12V.
La sesión 7 se dedicó especialmente a preparar materiales de divulgación para la participación en los eventos de carácter educativo y científico en los que teníamos previsto participar durante el mes de mayo. Se elaboraron posters, y otra cartelería y material de exposición para mostrar nuestro trabajo. También se redactaron documentos que sirvieran a modo de esquema-resumen de los logros que se presentaban.
Finalmente, en la última sesión se dedicó a cerrar esta fase del proyecto, analizando los logros alcanzados y definiendo los siguientes pasos a dar en el curso próximo, que se detallan en el último apartado.
Participación en eventos educativos
Como viene siendo habitual, un parte destacada del proyecto de enfocó hacia la comunicación de resultados en diversos encuentros y ferias de ciencia educativa. En este curso hemos participado en un total de 4 eventos, que se resumen a continuación:
a) X Encuentro de Ciencia del club científico Bezmiliana
Los alumnos/as de nuestro centro presentaron, en concreto la metodología y resultados de un subproyecto relacionado con los efectos fototrópicos de la luz sobre el crecimiento de plantas incubadas en microgravedad simulada mediante clinostatos, mostrando los dispositivos empleados, metodologías y resultados más destacados. El expositor despertó gran interés entre los participantes y fueron numerosos profesores y alumnos de otros centros quienes se acercaron interesándose por los detalles de nuestros proyectos.
b) 16ª Feria de la Ciencia de Sevilla
Invitados por la Delegación de Málaga, acudimos a la feria de la ciencia de Sevilla para participar en el espacio dedicado al programa Profundiza. Durante un periodo de unos 30 minutos, un grupo de alumnos/as del centro expusieron a los asistentes los proyectos que desarrollaban.
Se presentaron resultados tanto del proyecto de “microgravedad simulada” como del de “Fotomorfogénesis”. Tras una breve exposición del tema de investigación mostraron a los interesados/as los aparatos empleados y les invitaron a practicar algunas técnicas sencillas como la siembra en lámina de agar. La actuación de nuestros alumnos fue muy satisfactoria y recibieron la felicitación de los organizadores del stand.
c) FANTEC IV (Feria Andaluza de Tecnología)
En este gran evento, que ya es referente en Andalucía en el contexto de la Educación y la Tecnología, participaron alumnos/as del centro mostrando proyectos de Tecnología y de Ciencias. En lo referente a nuestro proyecto se presentó la cámara de incubación para fotomorfogénesis y en particular los sistemas de control de iluminación mediante Processing y Arduino.
La actividad resultó muy provechosa. Numerosos participantes se acercaron a nuestro stand para interesarse por nuestro trabajo. Así mismo, nuestros alumnos/as pudieron visitar y aprender de los trabajos realizados por alumnado de otros centros.
d) I Encuentro Provincial Profundiza
Este fue el último de los eventos en los que se ha participado, organizado por la delegación de Educación de Málaga.
Junto con otros 20 centros de la provincia, nuestro alumnado realizó, en primer lugar, una ponencia en el aula de grados de la facultad de Ciencias de la Educación sobre la experiencia desarrollada en el programa. La exposición realizada por los alumnos/as fue de gran calidad y fueron felicitados por ello.
Más tarde se estableció un stand en el que se mostró el trabajo desarrollado durante el curso (junto con el realizado por el toro proyecto profundiza que se desarrolla en nuestro centro). Una vez más el stand captó el interés de los asistentes. Se presentó el trabajo desarrollado sobre un sistema de iluminación LED programable, diseñado y construido específicamente para los estudios de fotomorfogénesis.
Conclusiones
Como principales logros alcanzados en este curso se destacan:
a) Diseño e implementación de un sistema de control de temperatura para la cámara de incubación.
b) Sistema de control programado de iluminación led monocromática, que permite controlar hasta tres elementos diferentes mediante una interfaz sencilla basada en Processing y Arduino .
c) Construcción de una cámara de producción de plantones de muestra para experimentación.
Para el curso próximo se pretende desarrollar la fase de experimentación, una vez contamos con los aparatos necesarios para este tipo de estudios. Los objetivos concretos incluyen estudiar:
- Las respuestas fototrópicas a diferentes longitudes de onda.
- Las interacciones de estímulos y magnéticos sobre el crecimiento de plantas.
- La influencia de la calidad de la luz sobre la morfología de la planta.
- Los mecanismos de germinación y desetiolación bajo diferentes condiciones lumínicas.
Photo by Paweł Czerwiński on Unsplash
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