Predicción de cambios ambientales: laboratorio de biología

El calentamiento global y nuestros océanos

Nuestros océanos son grandes sumideros de carbono . Absorben dióxido de carbono de la atmósfera y lo convierten en ácido carbónico, que es soluble en agua. Sin embargo, esto disminuye el pH de los océanos, haciéndolos más ácidos. A todos los seres vivos les gusta vivir a un cierto pH, generalmente alrededor de un pH neutro de 7. Sin embargo, con más dióxido de carbono en la atmósfera debido al calentamiento global, más dióxido de carbono se absorbe en los océanos y se convierte en ácido carbónico, acidificando nuestros océanos.

Diseño de Experimentos

Los océanos son un sistema muy grande para estudiar. Aunque los científicos estudian directamente los océanos, también pueden hacer un modelo o un sistema más pequeño que se puede utilizar para recopilar datos sobre el sistema más grande. Para predecir cambios ambientales, debe seleccionar un modelo apropiado. Dado que estamos estudiando los efectos de la acidificación de los océanos, tiene sentido utilizar frascos de agua de mar. Obtener agua del océano directamente sería el modelo más preciso, sin embargo, también podríamos usar agua filtrada y sal del océano para producir agua de océano artificial.

Los mariscos se ven gravemente afectados por la acidificación del océano porque el ácido corroe el carbonato de calcio de sus conchas. Como no queremos lastimar a ningún animal, podemos ver cómo el ácido de nuestro modelo oceánico afecta a las conchas. Podemos triturar algunas conchas marinas (ya sea de la playa o de un proveedor científico) y agregarlas al fondo de los frascos.

Los organismos oceánicos que producen conchas se ven especialmente afectados por la acidificación del océano.

Si queremos registrar con precisión los cambios en los caparazones, primero debemos pesarlos y fotografiarlos. Al final del experimento, veremos si el agua ácida del océano afectó su masa o estructura.

Dado que los océanos se acidifican gradualmente, deberíamos usar al menos tres niveles de pH diferentes en nuestro experimento. Un frasco debe tener agua de mar normal a un pH de 8.1. Este es el control , donde no se cambiará nada.

Los otros frascos tendrán agua de océano acidificada de pH 7 y 5. En la vida real, el dióxido de carbono excesivo causa acidificación, pero en nuestro modelo podemos agregar vinagre, un ácido doméstico común, a los frascos hasta que se alcance el pH apropiado. Debe registrar la información sobre sus conchas y frascos en una tabla como esta:

El cambio climático y los efectos de la acidificación de los océanos tardan muchos años en desarrollarse. Dado que nuestro experimento es un modelo de este proceso, no llevará años, pero tendremos que dejar reposar los frascos durante 3 semanas. Abrirlos puede cambiar el pH, por lo que es importante que permanezcan tranquilos.

Una vez que se acabe el tiempo, podemos abrir los frascos y examinar nuestras conchas. Secaremos las conchas y las volveremos a pesar para obtener la masa final de la concha. Restar la masa inicial de la masa final, luego dividir ese número por la masa inicial y multiplicar por 100 nos da el cambio porcentual en la masa . Esto nos dice cuánto aumentaron o disminuyeron de tamaño las conchas desde el inicio del experimento. También podemos tomar más fotografías de las conchas para compararlas con las fotografías que tomamos antes de comenzar el experimento.

Análisis

Una de las mejores formas de analizar datos para predecir cambios es hacer un gráfico. En nuestro experimento, medimos cómo cambió la masa de las conchas en respuesta al pH del agua del océano. Entonces, podemos hacer un gráfico de barras comparando dos cantidades. Dado que el pH del agua del océano fue lo que cambiamos, la variable independiente , va en el eje x. La variable dependiente , o lo que medimos, es el cambio porcentual en la masa de la concha. Esto va en el eje y.

Ejemplo de resultados graficados

Ahora, podemos hacer algunas predicciones sobre lo que podría suceder con nuestros océanos si continúa la acidificación de los océanos. Para empezar, veamos el gráfico. A medida que el pH del océano disminuyó, ¿aumentó o disminuyó la masa de la concha?

La masa de la cáscara disminuyó porque el ácido se combinó con el carbonato de calcio en las cáscaras, lo que hizo que se rompieran. Las conchas se hicieron más pequeñas y quebradizas. Entonces, ¿qué cambios ambientales crees que tendrá la acidificación de los océanos según el modelo? Como vimos que los caparazones se rompen, los animales que viven dentro de ellos probablemente morirán. Los animales que comen esos mariscos perderían su fuente de alimento y también morirían. Estos efectos podrían potencialmente expandir la cadena alimentaria, causando problemas generalizados en nuestro ecosistema global.

Resumen de la lección

Los modelos se pueden utilizar para predecir cambios ecológicos, como los efectos del calentamiento global o la acidificación de los océanos. Un modelo debe representar con precisión el sistema en cuestión, ser lo más parecido posible e incluir una muestra de control . Para modelar la acidificación del océano, las conchas trituradas se pueden remojar en agua del océano con un pH diferente. Después de un período prolongado de tiempo, la destrucción de los proyectiles se puede medir visualmente y mediante el cambio porcentual de masa . Graficar la variable dependiente versus la independiente revela tendencias que se pueden aplicar al sistema más grande en cuestión.