Burbujas, distancia y temperatura: un experimento con una variable oculta
En una práctica de laboratorio en un colegio de Manizales, dos estudiantes miden la fotosíntesis de una rama de Elodea contando las burbujas que suben por un tubo durante cinco minutos. Varían la distancia entre la rama y una lámpara incandescente de 60 W: 10, 20, 30 y 40 cm. Al terminar, la profesora les muestra que un termómetro dentro del recipiente, que había pasado inadvertido, marcó 32 °C, 29 °C, 26 °C y 24 °C en cada ensayo, mientras el laboratorio estaba a 21 °C. Los resultados fueron 42, 31, 22 y 14 burbujas por minuto. Solo se hizo una medición por distancia, no se cubrió el recipiente y la rama fue la misma en los cuatro ensayos. Un estudiante concluye: «La intensidad de la luz controla la tasa de fotosíntesis: a mayor distancia, menos luz y menos burbujas».
1. Identifique la variable de confusión del montaje y explique por qué impide sostener la conclusión del estudiante.
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La variable de confusión es la temperatura. La lámpara incandescente emite calor además de luz, y como el recipiente no estaba cubierto ni termostatizado, al acercar la lámpara subieron a la vez la intensidad luminosa y la temperatura (de 24 °C a 32 °C). Las dos variables cambian juntas y en el mismo sentido, así que los datos no permiten separar el efecto de una de la otra.
Esto es decisivo porque la temperatura afecta por su cuenta la tasa de fotosíntesis: modifica la actividad enzimática y la solubilidad del oxígeno en el agua, y por tanto el número y el tamaño de las burbujas. Un aumento de 42 frente a 14 burbujas por minuto podría deberse a la luz, al calor o a una combinación, y el experimento no ofrece ninguna forma de distinguirlo.
La conclusión solo sería sostenible si la temperatura se mantuviera constante entre ensayos y la única variable que cambiara fuera la distancia a la fuente de luz. Tal como está, el resultado es una observación interesante, no una relación causal establecida.
2. Proponga un control experimental y prediga qué resultado apoyaría la conclusión de que la luz es el factor que varía la tasa.
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Control propuesto: mantener la temperatura del recipiente constante, por ejemplo con un baño de agua a 21 °C o interponiendo un filtro de calor (lámina de vidrio o recipiente con agua) entre la lámpara y la rama; también sirve sustituir la incandescente por una lámpara LED fría. Además, repetir cada distancia al menos tres veces con ramas equivalentes, cubrir el recipiente para evitar corrientes de aire y contar las burbujas en intervalos fijos.
Predicción: si con la temperatura igualada en todos los ensayos la tasa sigue bajando al aumentar la distancia (por ejemplo, una secuencia monotónica como 40, 30, 22, 15 burbujas por minuto), entonces la luz sí explica la diferencia. Si al igualar la temperatura las tasas se vuelven casi iguales, el responsable era el calor y la conclusión del estudiante queda refutada.
Control adicional útil: un ensayo en oscuridad o con la rama cubierta, para estimar la línea base. Ese ensayo no debería producir burbujas netas y ayuda a interpretar los valores bajos. Un buen diseño incluye además el registro de la temperatura en cada ensayo, que aquí ya existe y fue justamente lo que reveló el problema.
3. ¿Qué mide realmente el conteo de burbujas y qué límites tiene esa medición en este montaje?
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El conteo mide, de manera aproximada, el oxígeno neto que escapa de la rama: es el resultado de la fotosíntesis menos la respiración y menos el oxígeno que permanece disuelto en el agua. No mide directamente la fotosíntesis total, sino un indicador indirecto de ella.
Límites concretos de este montaje:
- Tamaño variable de las burbujas: dos burbujas grandes pueden equivaler a cinco pequeñas; contar unidades no equivale a medir volumen.
- Oxígeno disuelto: parte del O₂ producido no forma burbujas, y su proporción cambia con la temperatura, que aquí no se controló.
- Una sola medición por distancia: sin réplicas, no hay forma de estimar la variabilidad ni el error de conteo.
- Misma rama en los cuatro ensayos: puede agotarse, sufrir daño o aclimatarse; el orden de los ensayos (de cerca a lejos o al revés) introduce un posible efecto de secuencia.
- Recipiente destapado: permite entrada de CO₂ y variaciones de temperatura por el ambiente.
Por eso, aun con un diseño mejorado, la conclusión correcta sería sobre el O₂ liberado y no sobre «la fotosíntesis» en general.