Biology · Libro 1 · Grades 1–9

Biología de primaria y secundaria

Biología de primaria y secundaria · Grades 1–9

46¿Qué es la respiración?

Mete una cochinilla en un tarro cerrado y, unas horas después, el aire del tarro ha cambiado: ha desaparecido parte de su oxígeno, sustituido por dióxido de carbono. Repítelo con una semilla que germina, una seta, un pez de colores o una cucharada de suelo vivo — el mismo resultado, todas las veces. La Proposición 26.5 enseñó el intercambio en tu propio pecho; este curso abre la idea a todo su ancho: el intercambio no es una costumbre humana, sino una propiedad de la vida misma.

46.1 La respiración, definida y medida

Definición 46.1 (Respiración)

La respiración es el intercambio de gases por el que un ser vivo toma oxígeno de su entorno y suelta dióxido de carbono. No hay que confundirla con la ventilación — los movimientos visibles del pecho de la Definición 26.1: la ventilación es una manera de servir a la respiración; la respiración misma es el intercambio de gases, y ocurre en todas las células vivas, haya movimientos o no.

Proposición 46.2 (Cómo se demuestra el intercambio)

Dos pruebas de laboratorio corrientes revelan la respiración:

  • una sonda de oxígeno en un recipiente cerrado enseña cómo baja el nivel de oxígeno mientras dentro hay un ser vivo;
  • el agua de cal, un líquido transparente que se vuelve lechoso con dióxido de carbono, se enturbia cuando se hace pasar por ella el aire del recipiente.

Oxígeno que baja y agua de cal que se enturbia, con un recipiente testigo sin vida que no cambia (Método 22.1 — la prueba justa nos sigue a todas partes): eso es la respiración, medida.

Demostración. Admitido a este nivel. ∎

El que respira con más discreción de todo el laboratorio: un tarro de guisantes brotando puede agotar su oxígeno en un día.
El que respira con más discreción de todo el laboratorio: un tarro de guisantes brotando puede agotar su oxígeno en un día.

Observación 46.4 (Las plantas también respiran)

La Observación 40.5 ya lo dijo de pasada; el tarro lo demuestra: una planta en maceta a oscuras baja el oxígeno de su tarro y enturbia el agua de cal igual que cualquier animal. A la luz del día, la fabricación de las productoras enmascara el efecto — porque toma mucho más dióxido de carbono del que suelta la respiración — pero la respiración no se para nunca. Ser verde no excusa a una célula de respirar en sentido amplio; no hay nada vivo excusado.

46.2 Por qué respiran los seres vivos

Proposición 46.5 (La respiración da fuerza a las células)

El sentido del intercambio es la energía. En todas las células vivas, los nutrientes (Definición 25.3) se queman despacio con el oxígeno que trae la respiración: su energía se libera para el trabajo de la célula — contraerse, construir, mandar — y el dióxido de carbono es el resto quemado, que se retira. La “parte quemada” de la Proposición 41.6 era exactamente esto, vista desde la contabilidad; aquí se ve desde la célula.

Demostración. Admitido a este nivel. ∎

Ejemplo 46.6 (La comparación con el fuego, usada con honradez)

La llama de una vela también consume oxígeno y suelta dióxido de carbono — arder y respirar son de verdad la misma clase de química. Las diferencias importan igual: la quema de la célula es lenta, sin llama, repartida en miles de pasos diminutos, y su energía se captura para trabajar en vez de perderse en luz y chamusquina. La respiración es combustión domesticada — fuego con correa, en todas tus células.

Ejemplo 46.7 (Leer la demanda)

Como la quema paga el trabajo, la demanda sigue al esfuerzo: el niño que esprinta del Ejemplo 26.6 respira mucho más deprisa que quien lee en el sillón; el guisante que germina — construyendo una planta a toda velocidad (Definición 9.4) — respira mucho más deprisa que la semilla seca que espera a su lado, cuya respiración está al ralentí durante años. La respiración es el ruido del motor de la vida: fuerte en el esfuerzo y en el crecimiento, un susurro en el letargo y silencio solo en la muerte.

46.3 La respiración en todos los hábitats

Proposición 46.8 (Una misma necesidad, muchos entornos)

Todos los seres vivos tienen que conseguir su oxígeno de su entorno — y los entornos son distintos. El aire es rico en oxígeno; el agua tiene mucho menos, disuelto (el Ejercicio 26.11 se encontró con la consecuencia); el suelo y el barro tienen todavía menos. Dónde y cómo vive un ser vivo lo moldea, por tanto, la manera en que resuelve su problema de oxígeno — el tema de los dos capítulos siguientes, para el equipo de los animales (Capítulo 47) y para la economía del agua (Capítulo 48).

Demostración. Admitido a este nivel. ∎

Método 46.9 (Poner a prueba una pregunta sobre la respiración)

Para poner a prueba cualquier afirmación sobre la respiración (“las semillas respiran más deprisa con calor”, “el barro de la charca respira”):

  1. encierra al sujeto en un recipiente, con una sonda de oxígeno o con una trampa de agua de cal;
  2. monta el testigo gemelo — el mismo recipiente, con el sujeto ausente o sin vida;
  3. varía una sola condición cada vez, si la afirmación nombra alguna (calor, humedad, oscuridad);
  4. lee el veredicto en la diferencia: oxígeno bajado, agua de cal enturbiada — frente a la quietud del testigo.

Ejemplo 46.10 (El método con una semilla fría)

Afirmación: los guisantes que germinan respiran más despacio con frío. Dos tarros de guisantes brotando, uno a temperatura ambiente y otro en la nevera; trampas de agua de cal en los dos; y un tercero sin vida como testigo. Al día siguiente: el agua de cal del tarro caliente está lechosa, la del frío apenas empañada y la del testigo transparente. Veredicto: la respiración va al ritmo de trabajo de los guisantes — la regla de las condiciones de la Proposición 42.8, medida en gases.

46.4 Ejercicios

Ejercicio 46.2 ★

Nombra las dos pruebas de laboratorio que revelan la respiración y qué enseña cada una.

Solución

Solución de Ejercicio 46.2.

Una sonda de oxígeno en un recipiente cerrado — enseña cómo baja el nivel de oxígeno; y el agua de cal — un líquido transparente que se vuelve lechoso cuando pasa por él dióxido de carbono.

Ejercicio 46.3 ★

¿Por qué necesita todo experimento de respiración un recipiente testigo sin vida?

Solución

Solución de Ejercicio 46.3.

Para demostrar que el cambio viene del sujeto vivo y no del recipiente, del calor del día o del propio agua de cal: el gemelo de la prueba justa, con la vida como única diferencia.

Ejercicio 46.5 ★

Enumera cinco seres vivos muy distintos a los que el Ejemplo 46.3 enseña respirando.

Solución

Solución de Ejercicio 46.5.

Un ratón, una cochinilla, guisantes que germinan, una seta, caracoles de charca — y una cucharada de suelo vivo.

Ejercicio 46.6 ★

¿Cómo se puede demostrar que una planta respira, si la luz del día enmascara el efecto?

Solución

Solución de Ejercicio 46.6.

Ponla a prueba a oscuras: con la fabricación que impulsa la luz parada, el oxígeno del tarro baja y el agua de cal se enturbia — la respiración sin máscara.

Ejercicio 46.7 ★★

Da dos parecidos honrados y dos diferencias honradas entre la quema de una vela y la respiración de una célula.

Solución

Solución de Ejercicio 46.7.

Parecidos: los dos consumen oxígeno y sueltan dióxido de carbono; los dos liberan la energía del combustible. Diferencias: la quema de la célula es lenta y sin llama, en miles de pasos pequeños; y su energía se captura para trabajar en vez de perderse de golpe en luz y calor.

Ejercicio 46.8 ★★

Ordena por ritmo de respiración, con razones: un guisante seco, un guisante que germina, un niño que esprinta, un niño que lee.

Solución

Solución de Ejercicio 46.8.

Niño que esprinta (trabajo muscular duro) >> niño que lee (el gasto fijo tranquilo del cuerpo) >> guisante que germina (construye deprisa, pero es pequeño) >> guisante seco (en letargo — respiración al ralentí). El ritmo sigue al trabajo.

Ejercicio 46.9 ★★

Un tarro sellado de guisantes brotando pasa la noche; a la mañana siguiente, una vela que se baja dentro se apaga en el acto. Explícalo con este capítulo — y di qué habría enseñado mientras tanto la trampa de agua de cal.

Solución

Solución de Ejercicio 46.9.

Durante toda la noche, la respiración de los guisantes brotando consumió el oxígeno del tarro y soltó dióxido de carbono; por la mañana queda demasiado poco oxígeno para mantener encendida una llama. El agua de cal se habría ido enturbiando sin parar durante la noche.

Ejercicio 46.10 ★★

Diseña, con el Método 46.9, el experimento para: “el suelo vivo respira; el suelo horneado y sin vida no”.

Solución

Solución de Ejercicio 46.10.

Dos recipientes con sondas y trampas de agua de cal: uno con suelo vivo recién cogido y otro con ese mismo suelo horneado y sin vida — la única diferencia. Si al tarro vivo le baja el oxígeno y se le enturbia el agua de cal mientras el gemelo horneado no cambia, lo hizo la vida del suelo.

Ejercicio 46.11 ★★

¿Por qué le dan miedo a quien lleva un almacén de grano los montones de grano húmedo que se calientan solos? Relaciona el Ejemplo 46.7 con el calor del montón de compost (Ejemplo 42.7).

Solución

Solución de Ejercicio 46.11.

El grano húmedo se despierta: empieza la germinación y la respiración sube de un susurro al ritmo de un guisante brotando — miles de millones de granos quemando sus reservas a la vez y calentando el montón como las cuadrillas trabajadoras del compost. El calor acelera todavía más el trabajo: un montón húmedo se puede calentar solo hasta estropearse. El grano seco duerme frío; el grano húmedo es un horno lento.

Ejercicio 46.12 ★★★

“La ventilación es un comportamiento; la respiración es química; la primera sirve a la segunda”. Defiende cada parte con una observación de este capítulo o del Capítulo 26.

Solución

Solución de Ejercicio 46.12.

Comportamiento: la ventilación se puede mirar — los movimientos del pecho, quince veces por minuto (Ejemplo 26.2). Química: la respiración ocurre en cosas que no tienen pecho ninguno — guisantes, setas, suelo — y solo se detecta con pruebas de gases. Servicio: la ventilación existe para renovar el aire de los pulmones y que pueda continuar el intercambio de gases — y se acelera justo cuando se acelera la quema de las células (Ejemplo 26.6).

46.5 Problema: Los tarros sellados

Problema 46.1

Problema de fin de semana — seis tarros, dos misterios y un intercambio de gases

Para la feria de ciencias, la clase prepara seis tarros sellados, cada uno con una sonda de oxígeno y una trampa de agua de cal: A — guijarros; B — guisantes secos; C — guisantes que germinan; D — un ratón (con comida, agua y solo unas horas, bajo la vigilancia del profesor); E — una planta verde a la luz; F — una planta igual dentro de una caja oscura.

Parte I — Predicciones.

  1. Predice las lecturas de A y di cuál es el papel de A en el experimento.
  2. Predice B y C, y explica la diferencia aunque los dos tarros lleven “los mismos” guisantes.
  3. Predice D y di por qué el profesor limita las horas.
  4. E y F llevan plantas idénticas. Predice la tendencia del oxígeno de cada tarro y reconcilia la diferencia con la Observación 46.4.

Parte II — Resultados y lecturas.

  1. Los datos de la mañana coinciden con las predicciones — solo que un compañero se asombra de que la planta de F “respire como un animal”. Expón qué enseña F en realidad y qué esconde E.
  2. El oxígeno de C bajó tres veces más deprisa que el de B por gramo de guisantes. Traduce ese factor tres a los términos del Ejemplo 46.7.
  3. El agua de cal de D fue la que se enturbió más deprisa de todas. Da la cadena — del cuerpo caliente y en movimiento del ratón hasta el líquido lechoso — en cuatro pasos.
  4. Nombra la única conclusión que apoyan B, C, D y F a la vez, en una frase que empiece por “Todos los seres vivos…”.

Parte III — Apretar un poco más.

  1. Se propone un séptimo tarro: rodajas de seta. Predice sus lecturas y di qué punto de nivel de reino del Ejemplo 46.3 añadiría.
  2. Los visitantes de la feria preguntan por qué le importa el tarro C a los agricultores. Responde con el almacén de grano del Ejercicio 46.11.
  3. Un octavo tarro: agua de charca con su barro. El oxígeno baja de la noche a la mañana. ¿Quién respira dentro del tarro y por qué importa el hallazgo para la pregunta del Capítulo 48?
  4. Cierra el cartel de la feria con la distinción del capítulo: ¿qué tarros enseñaron ventilación y cuáles enseñaron respiración? (Cuidado — una de las dos palabras los cubre a todos.)
Solución

Solución de Problema 46.1.

1. Ningún cambio: oxígeno estable y agua de cal transparente. A es el testigo sin vida — la quietud contra la que se leen todos los demás tarros.

2. B: un cambio apenas medible — los guisantes secos están en letargo y la respiración va al ralentí. C: caída clara del oxígeno y enturbiamiento — la germinación es construir a toda velocidad, y el trabajo se paga en respiración.

3. D: la caída y el enturbiamiento más rápidos de todos — un mamífero caliente y en movimiento quema mucho. Las horas se limitan porque el ratón está consumiendo el oxígeno de su tarro; el experimento tiene que acabar mucho antes de que se quede corto de aire.

4. E: oxígeno estable o al alza — la fabricación de la planta iluminada toma dióxido de carbono y suelta más oxígeno del que usa su respiración. F: oxígeno a la baja y agua de cal enturbiándose — a oscuras la fabricación se para y la respiración, que no se paró nunca, se ve sin más.

5. F enseña que la planta respira siempre — oxígeno dentro, dióxido de carbono fuera, igual que el ratón. E esconde esa misma respiración bajo el negocio diurno más grande: la entrada y la salida de la fabricación la tapan. Juntos, los gemelos separan los dos intercambios.

6. El guisante que germina trabaja tres veces más por gramo — construyendo raíces y brote a toda velocidad — y la respiración es el ruido del motor de ese trabajo.

7. Los músculos y el cuerpo caliente del ratón queman nutrientes con oxígeno; la quema suelta dióxido de carbono al aire del tarro; el aire atrapado pasa por el agua de cal; el dióxido de carbono la vuelve lechosa.

8. “Todos los seres vivos respiran — animal, planta, semilla despierta o casi dormida — tomando oxígeno y soltando dióxido de carbono”.

9. Oxígeno a la baja y agua de cal enturbiándose — la seta respira. Añade que la regla cubre también a los hongos: ni plantas ni animales, y ninguna excepción.

10. Porque un almacén de grano es el tarro C a escala de nave: el grano guardado húmedo empieza a germinar y a respirar con fuerza, y calienta y estropea la reserva — las normas de sequedad de quien lo lleva son control de la respiración.

11. Todo lo que hay dentro: los caracoles de charca y los animales pequeños, los descomponedores del barro, las plantas y las células verdes sueltas en sus horas de oscuridad. Importa porque todos los habitantes de la charca tiran de una misma reserva pequeña de oxígeno disuelto — la economía que abren los capítulos siguientes.

12. Solo D — el ratón — enseñó ventilación: movimientos visibles del pecho al servicio de su intercambio de gases. Todos los tarros con vida dentro enseñaron respiración: B débilmente; C, D y F con claridad; y E enmascarada por la fabricación diurna, pero respirando igual.

Términos definidos en este capítulo

Ver los 479 términos del glosario