Los experimentos de mayor duración en la historia de la humanidad. El experimento científico más largo Los experimentos más largos

Transcripción

1 ¿Por qué son importantes las pruebas de campo prolongadas? Paul Poulton Rothamsted Research

2 ¿Por qué son importantes las pruebas de campo prolongadas? Los ensayos de campo a largo plazo representan la mejor manera práctica de estudiar el efecto de los elementos de los sistemas de cultivo y los cambios mundiales en la fertilidad del suelo, la sostenibilidad de los cultivos y otras cuestiones ambientales. Se sabe que muchos de los factores que afectan a estas propiedades pueden tardar muchos años en manifestarse ellos mismos.

3 Uso de experimentos a largo plazo (1) Experimentos en curso: en diferentes tipos de suelos (en diferentes zonas climáticas) con diferentes opciones y elementos de sistemas agrícolas como áreas en las que se pueden basar otras investigaciones Muestras de archivo: le permiten mirar hacia atrás y Estudiar la influencia a largo plazo de las opciones, los elementos del sistema y la deposición atmosférica en cultivos y suelos. Series de datos a largo plazo: fundamentales para evaluar la resiliencia de los agroecosistemas, especialmente con respecto al cambio climático global

4 Uso de experimentos a largo plazo (2) Influencia de factores, por ejemplo, fertilizantes minerales y orgánicos, rotaciones de cultivos, pesticidas en el rendimiento de los cultivos Calidad del suelo: humus, acidificación Fertilidad del suelo: ciclo de nutrientes Influencia de la producción agrícola en el medio ambiente (agua, atmósfera) Influencia del medio ambiente en la agricultura (especialmente entradas de contaminantes atmosféricos, cambio climático global) Datos para el desarrollo de modelos y pruebas de modelos

5 Se sabe que se están llevando a cabo experimentos de campo a largo plazo en el mundo con un aumento en la concentración de CO 2 atmosférico Aporte espacialmente localizado de lluvia atmosférica (N, S de origen industrial y CHPP Crecimiento de la temperatura Crecimiento de la población

6 Aumento de la concentración de dióxido de carbono en la atmósfera (datos de Moana Loa; Keeling & Whorf)

7 Temperatura media anual, Rothamsted

8 mil millones de personas Población mundial real real. Expectativa prevista.

9 Roamstead lleva a cabo alrededor de 20 experimentos a largo plazo en varios tipos de suelo en 3 granjas experimentales en el noreste de Inglaterra Rothamsted (franco pesado) años Woburn franco ligero años Saxmundham (arenoso TS) 112 años Clima templado, mm de precipitación por año

10 Agotamiento de la tierra Influencia en el rendimiento: acción K y secuelas Acción P y secuelas Maíz permanente C3 y C4 Cultivos "Sour strip" Tierras cultivables de pradera Acumulación y pérdida de humus Cebada Husfield permanente Impacto del NPK y el estiércol en el rendimiento 15 N para estudiar el N estudios de desnitrificación aplicados, etc. ...

11 Woburn Cultivo intensivo de cereales Maíz permanente Fertilización orgánica Liming Meadow Tierras arables

12 La necesidad de modificaciones Para que las experiencias a largo plazo sigan siendo importantes para la agricultura moderna y los problemas ambientales, deben evaluarse y revisarse periódicamente según sea necesario. NO deben considerarse piezas de museo que permanecen inalteradas. Las experiencias a largo plazo tienen limitaciones y en una sola experiencia no se pueden resolver todas las cuestiones.

13 El experimento de trigo de invierno de Broodbalk ilustra los cambios en la experiencia de la cosecha de granos El trigo de invierno se cultivó por primera vez desde 1843 en 20 tiras alargadas 1925

14 2003 ahora se dividen en 10 secciones, formando 197 parcelas. Para comparar, se agrega al trigo permanente una rotación de cultivos que alterna entre trigo, avena y maíz.

15 Broodbalk N (P) KMg Control de estiércol Estiércol al final.

16 ¿Cómo ayudaron las modificaciones a mantener o aumentar el rendimiento?

17 Broodbalk: rendimientos, variedades y modificaciones Rendimiento de grano, t / ha 15% de humedad Sin fertilizantes Estiércol Barbecho Encallado

18 En la década de 1960, las variedades de tallo largo estaban siendo reemplazadas y se necesitaban cambios importantes para asegurar que la experiencia de campo siguiera siendo importante para la agricultura moderna.

19 En 1968, el experimento se dividió en diez secciones; Otras modificaciones incluyeron: Sembrar nuevos cultivos de tallo corto; Rotación de cultivos en algunas secciones; Incrementar las dosis de N; Agregar fungicidas para lograr el potencial de rendimiento.

20 Broodbalk: rendimientos, variedades y modificaciones Rendimiento de grano, t / ha 15% de humedad Fungicidas Estiércol Sin fertilizantes Nuevos cultivos Trigo en rotación de cultivos Cultivo, Estiércol Cultivo.

21 Grano, t / ha al 85% MS Broodbalk,: Efecto de la rotación de cultivos sobre el rendimiento Rendimiento de grano, t / ha 15% de humedad 1 trigo después de una pausa de 2 años 7 6 Trigo dosis permanente de nitrógeno, kg / ha N aplicado, kg / ha PKMg FYM PKMg FYM El mejor rendimiento se logró con la variante de estiércol + N mineral adicional o PKMg + altas dosis de N estiércol

22 Rendimiento de cebada, t / ha 15% de humedad La introducción de variedades de cebada de alto rendimiento en el experimento de Husfield mostró que el rendimiento en suelos que reciben estiércol no se puede lograr aplicando solo fertilizantes minerales Estiércol con Estiércol con N de la mineralización del estiércol, que no se compensa con la introducción de fertilizantes nitrogenados minerales. Dosis de nitrógeno, kg / ha

23 En este tipo de suelo, el rendimiento de trigo y cebada se puede mantener con la introducción de fertilizantes minerales u orgánicos e incrementarse con un aumento en las dosis de fertilizantes minerales o con la introducción de estiércol y adicionalmente N. Para lograrlo, Es necesario controlar el ph del suelo, el crecimiento de malezas, la propagación de plagas y enfermedades, introduciendo nuevas variedades capaces de utilizar dosis mayores, si es necesario.

24 ¡PERO!

25 Grano de cebada, t / ha al 85% de MS Es imposible cultivar cereales de forma permanente en suelos arenosos en Woburn debido a problemas de acidez y plagas Rendimiento de cebada, t / ha 15% de humedad en verano 10 años significa medio N2PK N2PK + cal No abonado Cal FYM Sin abono fertilizante Y en Rothamsted es imposible cultivar raíces y leguminosas de forma permanente debido a plagas y enfermedades

26 Suelo y humus

28 El suelo es el principal depósito de CO 2 en forma de humus. El humus juega un papel decisivo en: La fertilidad del suelo El desarrollo de los cultivos La sostenibilidad de los sistemas agrícolas.

29 Materia orgánica del suelo El stock de MO del suelo depende de: Entrada de materia orgánica La tasa de oxidación Ambos factores están determinados por: El uso de la tierra y el sistema de cultivo Tipo y composición granulométrica del suelo, especialmente el contenido de la fracción limosa Profundidad de el perfil Clima, temperatura y humedad Todos los sistemas se esfuerzan por lograr un valor de equilibrio de OM

30 Broodbalk; stock de C orgánico (t / ha) en la capa arable. Stock Сorg., T / ha Control de estiércol c Estiércol c

31 EN el suelo arenoso en Woburn, se observó una disminución gradual de las existencias de MO en las áreas donde se cultivaban cereales, las existencias de MO sostenidas por el estañado Corg existencias en 0-25 cm, t / ha Tierra cultivable Tierra cultivable de pradera

32 Se utilizaron datos a largo plazo para construir y ajustar el modelo RothC, que se usa ampliamente para modelar el ciclo C en la capa superficial del suelo. Recientemente se ha desarrollado un modelo para el subsuelo. Reserva de corg, t / ha Estiércol anual Estiércol anual solo en Control

33 Rothamsted: Estañado permanente China: tierras arables Red de ensayos a largo plazo: nuevas oportunidades de comparación y resultados contrastantes para diferentes tipos de suelos, rotaciones de cultivos y zonas climáticas España: tierras arables rotativas: tierras arables

34 Redes de experimentos varios sitios detallados otros como una red estándar del tipo de red de experiencias a largo plazo en China, incl. 8 experimentos

35 Se ha establecido recientemente una red de experimentos continuos de vapeo, incluidos los de Kursk y Rothamsted. El objetivo es intentar establecer la cantidad de carbono orgánico estable para diferentes suelos. Tierra cultivable de Kursk antes de la configuración del experimento Kursk: - Chernozem Haplic Anteriormente en el estañado Rothamsted arable a largo plazo antes de la configuración del experimento Rothamsted: - Luvisol Crómico Previamente en la hierba a largo plazo Tierra cultivable de la experiencia de la Academia Timiryazev antes de la configuración del experimento Timiryazev: - Albeluvis epistagnico arable Anteriormente en -término Datos de Barre et al, 2010 Kogut et al, 2010 Alferov & Safonov, 2002

36 Dimensiones adicionales Los experimentos a largo plazo con una variedad de tipos de suelo, elementos de sistemas de cultivo, ubicaciones e historia bien documentada son temas ideales para futuras investigaciones. En Rothamsted, dichos estudios incluyen: ciclo y procesos de N, incluido el uso de 15 N para rastrear la entrada de N y medir la salinidad total, etc. lixiviación de la capacidad de P del suelo como reservorio de metano; expresión de genes individuales en el endospermo del grano de trigo en respuesta a la aplicación de N mineral u orgánico.

37 El Archivo de Muestras de Rothamsted incluye aproximadamente 300.000 muestras de plantas, suelo, fertilizantes y estiércol. Los análisis permiten vislumbrar más de 160 años de muchos aspectos de la fertilidad y la contaminación del suelo que no podrían haberse imaginado en el momento de su selección.

Se utilizaron 38 muestras de archivo para: Estudio de contaminación con uranio, plutonio, cadmio, azufre, HAP, dióxidos, éteres difenílicos polibromados, etc. Mediciones de C orgánico y 14 C del suelo durante la creación y ajuste de los modelos Rothamsted OM RothC-26.3 y RothPC-1; describiendo el ciclo C en las capas arable y del subsuelo. Medición de 13 C en vegetación para estudiar la eficiencia hídrica en condiciones de crecimiento de CO 2. Aislamiento de ADN de material vegetal, hongos patógenos y bacterias del suelo.

39 Cómo un estudio de azufre con muestras archivadas ayudó a explicar los resultados de un estudio posterior S en plantas, mg / kg Emisiones de azufre del Reino Unido SO g S / año 34 S en plantas Zhao et al 1998

40 Septoria Enfermedad fúngica del trigo Se aisló ADN de dos formas de septoria, común en el experimento de Broodbalk en diferentes períodos, a partir de la década de 1840, a partir de muestras de plantas archivadas.

41 loge (P. nodorum / M. graminicola) -1,5 Bearchell et al (2005) PNAS 102, Emisiones de SO2 (Mt y -1 S) Relación entre el ADN del patógeno y las emisiones de SO 2 10 r = 0,96 P< Year Незначимая либо слабая связь с погодными и агрономическими факторами

42 Conclusión (1) Ensayos de campo a largo plazo un recurso científico, NO una pieza de museo Recurso esencial para el estudio de la agricultura sostenible y el uso de la tierra Y ciencia básica Mantener el valor agrícola de la experiencia, pero no toda la investigación en un experimento puede llevarse a cabo La preservación y continuación de los experimentos no significa la imposibilidad de cambio después de una discusión interdisciplinaria. Conservación de resultados importantes Muestras de archivo Red de campo

43 Conclusión (2) Los experimentos a largo plazo, los datos obtenidos de ellos y las muestras de archivo son un recurso valioso que se puede utilizar para estudiar el impacto de los sistemas de cultivo o el cambio global en la fertilidad del suelo, la sostenibilidad de los cultivos y el medio ambiente.

44 Gracias a Loos y Gilbert, que comenzaron a trabajar en Rothamsted en la década de 1840. A muchas generaciones de científicos y técnicos de Rothamsted.

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En 1840, se fabricó en Inglaterra un timbre eléctrico, que ha estado funcionando desde entonces, aunque al borde de la audibilidad, pero de forma casi continua. El dispositivo consta de dos campanas, entre las cuales se suspende una bola de metal de un hilo. Toca alternativamente cada una de las campanas bajo la influencia de la energía procedente de dos baterías eléctricas de origen desconocido. Los científicos no saben exactamente de qué están hechas las baterías. Dado que el dispositivo utiliza fuerzas de atracción electrostática, se requiere muy poca energía para mantenerlo en funcionamiento. La llamada está incluida en el Libro Guinness de los Récords como la batería más duradera. Actualmente está instalado en el Laboratorio Clarendon, Oxford. Se estima que ha llamado más de 10 mil millones de veces en total. El experimento continuará hasta que se agoten las pilas. Aunque existe la posibilidad de que el propio mecanismo se desgaste antes.

Abonos en el campo

En 1856, el Experimento Park Grass comenzó en la estación agrobiológica Rothamstead en Hertfordshire, Gran Bretaña, para estudiar el efecto de los fertilizantes orgánicos e inorgánicos posteriores en la producción de pasto para heno. El campo de hierba, que anteriormente había servido de pasto, se dividió en parcelas. Se les aplica una amplia variedad de fertilizantes. Al mismo tiempo, no se aplican fertilizantes a las tres parcelas de control. Pocos años después del inicio de los experimentos, los científicos John Lowes y Henry Gilbert descubrieron que la aplicación de ciertos tipos de fertilizantes conduce a un aumento de los rendimientos. Al mismo tiempo, se registró una disminución de especies vegetales en las parcelas fertilizadas. Hoy, todas las parcelas difieren en especies, densidad de pastos y condiciones del suelo. Park Grasse es considerado uno de los experimentos ecológicos de mayor duración que investiga el impacto de hechos externos sobre la biodiversidad.

En 1879, el profesor de la Universidad de Michigan, William James Beale, inició un extenso experimento de botánica. El científico se propuso determinar si las semillas germinarán si se dejan intactas durante mucho tiempo. Para ello, vertió arena y semillas de varias plantas en 20 botellas y las enterró con el cuello hacia abajo para evitar que entrara agua. La idea original era desenterrar una botella cada cinco años y sembrar las semillas para ver si conservaban sus propiedades. Desde 1920, el intervalo entre inspecciones se incrementó a 10 años, de 1980 a 20 años. El experimento está actualmente supervisado por Frank Telewski, director de los Jardines Botánicos de la Universidad de Michigan. En 2000, un científico desenterró la decimoquinta botella. Según él, solo dos de las 21 especies de plantas que contiene han brotado. La próxima botella se desenterrará en 2020 y se prevé que el experimento se complete en 2100.

En 1927, el profesor Thomas Parnell de la Universidad de Queensland en Australia comenzó un experimento para demostrar que el betún solidificado, aunque parece sólido, es de hecho un líquido supervisco. Después de colocar un poco de la sustancia calentada en el embudo, dejó que se congelara, abrió el cuello del embudo y esperó. Desde entonces, han caído ocho gotas en el vaso de precipitados sustituido, la primera en diciembre de 1938 y la última en noviembre de 2000. Hay suficiente sustancia en el embudo para continuar las observaciones durante otros cien años. Hasta ahora, nadie ha podido registrar el momento en que cae la gota. Actualmente, una cámara web está instalada en la sala donde se está realizando el experimento y hay una transmisión en Internet, lo que permite que todos participen en la observación. En 2005, el profesor Parnell y su colega John Mainstone recibieron el Premio Nobel de experimento más largo realizado en condiciones de laboratorio. Además, Parnell murió póstumamente entre la segunda y la tercera gota. El experimento fue marcado en el Libro Guinness de los Récords.

En 1944, científicos desconocidos del Trinity College de Irlanda comenzaron un experimento similar que demostraba que el betún es una sustancia líquida. Durante 69 años, varias gotas también han “salido” del embudo que instalaron. Tanto los experimentos australianos como los irlandeses han demostrado que las gotas se desprenden en promedio una vez cada diez años. El 11 de julio de 2013, el experimento trajo el primer resultado oficialmente documentado. Por primera vez en la historia, el curador del proyecto, el físico Shane Bergin, pudo registrar en una cámara web cómo goteaba el betún. El proceso tiene lugar en dos etapas: primero, se separa una gota formada del tamaño de un dedo, luego se rasga un hilo delgado que conecta la gota y la masa en el embudo. Después de analizar los datos obtenidos, los científicos del Trinity College encontraron que la viscosidad del betún es 2 millones de veces mayor que la viscosidad de la miel. A pesar del resultado logrado, los científicos irlandeses no planean completar este experimento largo... En diez años, planean registrar la caída de la próxima gota con la ayuda de nuevas tecnologías que han aparecido en ese momento.

Prueba cardiológica

Desde 1948, durante más de 65 años, se ha llevado a cabo el experimento médico más largo hasta la fecha. Los científicos de la Universidad de Boston y el Instituto Nacional del Corazón, los Pulmones y la Sangre (NHLBI) están estudiando los signos y los factores de riesgo de las enfermedades cardiovasculares mediante el seguimiento de los residentes de Framingham, Massachusetts. En la etapa inicial participaron 5.2 mil hombres y mujeres sanos de 30 a 62 años, luego se incorporaron sus hijos y nietos. Todos acordaron someterse a diversas pruebas médicas cada dos años con el fin de proporcionar a los médicos material para el análisis. Según estos datos, en particular, se identificaron los principales factores que aumentan el riesgo de desarrollar enfermedades cardiovasculares: hipertensión arterial, tabaquismo, exceso de peso, diabetes, sedentarismo. Además, se han realizado muchos otros descubrimientos. Por ejemplo, se han identificado genes asociados con la presión arterial, la obesidad y la enfermedad de Alzheimer. El estudio aún está en curso, el último reclutamiento de nuevos participantes se llevó a cabo en 2002-2003.

¿Aparecen viejas llagas en el otoño? ¿Problemas de columna? Descubra por qué la columna vertebral cruje y encuentre la manera correcta de resolver su problema.

"La gente tiene curiosidad, que es la semilla de la ciencia".
- Ralph Waldo Emerson

Cuando en 1596 el cartógrafo Abraham Ortelius miró el mapa en el que estaba trabajando en ese momento, notó algo extraño: los límites de los continentes parecían uno solo en el pasado. Ortelius escribió en su diario: "Los signos de ruptura se están mostrando". Más de 300 años después, la ciencia ha confirmado las suposiciones de Ortelius.

A pesar de que se están produciendo cambios épicos ante nuestros ojos (las montañas están creciendo, las especies se están adaptando, el universo se está expandiendo), a menudo permanecen invisibles para nosotros. Estas asombrosas transformaciones ocurren en una línea de tiempo que está mucho más allá de nuestra capacidad de percepción.

En un intento de engañar a este mundo mortal y sumergirse en las profundidades del tiempo, los científicos, cuyos nombres aprenderá a continuación, han organizado experimentos que pueden sobrevivirles. Algunos de ellos son brillantes, otros son divertidos y ridículos, y otros son simplemente poco éticos. Los siguientes son catorce experimentos científicos que comenzaron hace muchos años y aún están en curso.

Experimento de brea que gotea (Santa Lucía; Australia)

Un día, el profesor Thomas Parnell decidió demostrar que la brea (un sólido lo suficientemente fuerte como para ser aplastado con un martillo) es en realidad un líquido viscoso ordinario que se vuelve fluido a temperatura ambiente.

Parnell pasó varios años preparándose para el experimento, que comenzó en 1927. El profesor vertió una muestra de brea calentada en un embudo sellado y lo dejó enfriar durante tres años. En 1930, cortó el fondo del embudo, liberando el tono y permitiendo que fluyera increíblemente lento.

Parnell descubrió más tarde que una gota de brea cae aproximadamente una vez cada 8,5 años. Murió en 1948. En veintiún años, solo han caído dos gotas del embudo. Después de la muerte del profesor, sus colegas continuaron el experimento. Calcularon que solo cayeron ocho gotas entre 1948 y 2009. El noveno comenzó a formarse solo más de 80 años después del inicio del experimento.

Es curioso que durante todo este tiempo nadie haya podido ver ni captar la caída de una gota. Una cámara web instalada en 2000 falló y no registró nada.

Beverly Clock (Dunedin, Nueva Zelanda)

Este ingenioso reloj fue creado por Arthur Beverly en 1864. Representan una "máquina de movimiento casi perpetuo" y, curiosamente, el reloj sigue funcionando.

La caja de vidrio sellada del reloj Beverly contiene una caja que reacciona a los cambios de presión atmosférica. El mecanismo del reloj se pone en movimiento bajo su influencia; esto los convierte en uno de los cronómetros más estables y eficientes del mundo.

Durante el día, una diferencia de temperatura de solo seis grados centígrados es suficiente para que el reloj funcione un día más. La versión comercial de este tipo de reloj se conoce como "Atmos Clock".

Campana eléctrica de Oxford (Oxford, Inglaterra)

La campana eléctrica de Oxford o la pila seca Clarendon suenan silenciosamente pero de manera constante durante más de 170 años. Consiste en dos "pilas secas" de un material desconocido y un par de campanas de cobre que cuelgan debajo de ellas. La campana eléctrica de Oxford fue creada en 1840 y ha sonado 10 mil millones de veces en toda su historia. Cuando, finalmente, sus baterías fallan, nadie lo sabe.

La inusual campana eléctrica está almacenada en uno de los laboratorios de la Universidad de Oxford detrás de un vidrio doble, que amortigua su sonido.

Viabilidad de la semilla: Experimento del Dr. Beale (East Lansing, Michigan, EE. UU.)

El decimoquinto de veinte botellas de semillas que forman parte del experimento más largo del mundo. "Algunas personas afirman que parece un frasco de whisky", dice el curador Dr. Frank Telewski.

En el otoño de 1879, el Dr. William James Beale paseaba por un rincón tranquilo del campus de la Universidad Estatal de Michigan, "plantando" "plantas" bastante extrañas en el suelo: 20 botellas de vidrio de cuello estrecho llenas de una mezcla de semillas y arena. Cada recipiente se "dejó descorchado e inclinado para evitar que el agua se acumule alrededor de las semillas".

Cuando Beale enterró estas botellas hace 137 años, no tenía idea de que era el comienzo del experimento de jardinería más largo del mundo. Con la esperanza de saber exactamente cuánto tiempo pueden sobrevivir las especies nativas en condiciones neutrales, Beale llenó veinte botellas con cincuenta semillas de veintitrés especies de plantas diferentes. Las botellas se extraen de una en una, después de lo cual las semillas que están dentro de ellas se plantan en el suelo.

La última botella debe retirarse en 2100, pero si los comisarios del proyecto, por cualquier motivo, no pueden hacerlo, permanecerá en el suelo aún más tiempo. Según la visión original de Beale, las botellas tenían que sacarse una a la vez cada cinco años. Sin embargo, en 1920, una década después de que Beale se retirara, el hombre que lo reemplazó comentó que "el experimento parece estabilizarse", por lo que los intervalos entre la remoción de las botellas del suelo se extendieron a veinte años.

Experimentos moralmente cuestionables: inmortalidad y eternidad ...

Henrietta carece

Henrietta carece

Y aunque Henrietta Lacks murió de cáncer de cuello uterino en 1950, hoy en día se pueden encontrar rastros de este en casi todas las clínicas del mundo donde se llevan a cabo investigaciones biomédicas.

Mientras Lax todavía estaba viva, los investigadores, sin el conocimiento o consentimiento de la mujer, tomaron muestras de sus células tumorales, una práctica común a mediados del siglo XX. La línea de células "inmortales" "HeLa" debe su origen a ella. Los médicos se dieron cuenta de que, a diferencia de otras muestras, las células Lax tenían una rara y notable capacidad de seguir viviendo incluso después de múltiples divisiones. De hecho, podrían multiplicarse y crecer indefinidamente, proporcionando a los científicos un acceso constante y confiable al cultivo de células humanas.

Esta es la primera vez que se utiliza la línea celular "HeLa" para probar una vacuna contra la polio. Desde entonces, se ha utilizado para estudiar el cáncer y el SIDA, la exposición a la radiación y sustancias tóxicas, el mapeo de genes y muchos otros fines científicos. Casi 11 mil patentes están asociadas con células HeLa. También se descubrió que durante los últimos 50 años, los científicos han cultivado alrededor de 20 toneladas de células de Henrietta Lacks.

Hay un tipo más de experimentos que utilizan células inmortales de la línea "HeLa" y son de gran interés para los científicos.

Debido a su capacidad para sobrevivir y reproducirse, estas células son difíciles de controlar y mantener. A menudo se mezclan con otras líneas celulares, lo que lleva a los científicos a invalidar los resultados de la investigación. Por lo tanto, alrededor del 10-20 por ciento de otras líneas celulares de investigación pueden estar contaminadas con células HeLa. Las consecuencias de una contaminación tan generalizada aún no están claras.

Experimento a largo plazo sobre la evolución de E. coli

El proceso evolutivo tiene lugar a diferentes ritmos, según las circunstancias. A veces es imposible notar cambios menores en especies dentro de la misma vida humana. Sin embargo, la vida útil increíblemente corta y la alta tasa de reproducción de las bacterias podrían proporcionar a los científicos una ventana a la evolución en tiempo real.

En 1988 se inició un experimento a largo plazo sobre la evolución de E. coli. Su autor, Richard Lenski, ha pasado más de dos décadas cultivando y empalmando E. coli. Su equipo rechazó el 1% del crecimiento bacteriano todos los días, replantándolo en un nuevo matraz como una nueva rama de la evolución. Lenski actualmente está rastreando los cambios evolutivos en lo que solían ser 12 culturas casi idénticas. Así, en una de las ramas del árbol evolutivo, E. coli adquirió la capacidad de transformarse en ácido cítrico, algo que es imposible para otras E. coli.

Aunque la bacteria ha producido cientos de millones de mutaciones a lo largo de los años, solo entre 10 y 20 de ellas pueden ayudar a lograr la fijación en las cepas de E. coli.

En febrero de 2011, el experimento dio su 50.000 generación.

Mundos simulados: los pájaros no se pueden tener en jaulas ...

Biosfera-2 (Oracle, Arizona, EE. UU.)

Un equipo de científicos desesperados durante dos años se alejó voluntariamente del mundo en la construcción de la "Biosfera-2", destinada a simular diversas condiciones climáticas naturales que luego podrían recrearse en Marte. Este experimento fue el más largo de su tipo.

Se reconoció que no tuvo éxito no por factores ambientales, sino por una razón más relacionada con la psique humana. Al final, los participantes en el experimento cayeron en depresión, comenzaron a tratarse con irritación y estaban al borde de la locura. En este tipo de entorno, estos factores psicológicos son un problema común.

Cerca del final de un estudio de ocho meses, que se realizó recientemente en un simulador de estación espacial, los dos astronautas se pelearon mientras un participante canadiense denunció acoso sexual por parte de un colega ruso que intentaba besarla. Esta investigación biosférica ha generado nuevas e inesperadas ramas de la psicología (por ejemplo, la psicología del entorno cerrado).

En la intersección del arte y la ciencia: hemisferio derecho, hemisferio izquierdo ...

Proyecto Talking House

La investigación, conocida como Human Speechome Project, es un esfuerzo continuo para transformar completamente la forma en que los niños aprenden el lenguaje. La profesora del Instituto de Tecnología de Massachusetts, Deb Roy, instaló varias cámaras de video y micrófonos en su casa para registrar cómo su hijo intenta dominar el idioma durante los primeros tres años de su vida.

El equipo necesario para analizar una cantidad tan enorme de datos en bruto requirió un millón de gigabytes de memoria y un espacio en el sótano separado.

Laboratorio de desarrollo de adultos

Como regla general, los científicos que realizan investigaciones a largo plazo observan el comportamiento humano desde la distancia, registrando todos los eventos que ocurren. El estudio longitudinal más épico de la vida adulta lo están llevando a cabo investigadores del Laboratorio de Desarrollo de Adultos de la Universidad de Harvard. Comparan la vida de los graduados de Harvard de 1939 a 1944 (estudio de Grant) y la de los que vivían en el centro de Boston (estudio de Gluck) para comprender los procesos dinámicos del envejecimiento.

Cada dos años, los participantes reciben un cuestionario completo que hace preguntas sobre su bienestar mental, social y físico y tiene como objetivo arrojar luz sobre los predictores del "envejecimiento saludable", incluidos el estrés, la felicidad y la predisposición genética.

Este año el estudio cumple 72 años, pero los científicos continúan buscando los secretos de la "buena vida".

Otros estudios longitudinales incluyen la Encuesta Nacional de Salud y Desarrollo y el Estudio del Corazón de Framingham.

El director Michael Apted también ha decidido hacer su propia investigación longitudinal a través de varios documentales de The Up Series. Comenzó en 1964, cuando sus catorce miembros tenían solo siete años. Todos ocuparon diferentes posiciones socioeconómicas en la sociedad británica. Desde 1964, Apted ha estado filmando su vida cada siete años. En 2005, "The Up Series" encabezó la lista de las 50 mejores películas documentales (según el canal de televisión británico 4).

Órgano de la iglesia de San Burcardi y lo más lentamente posible (Halberstadt, Alemania)

Órgano de iglesia George Cage

"Organ² / ASLSP" ("Tan lento como sea posible") es el nombre de la pieza musical para órgano de George Cage en la iglesia St. Burcardi en Halberstadt, Alemania. También "Organ² / ASLSP" puede verse como parte de un experimento social diseñado para medir el número de generaciones que sobrevivirá.

El experimento comenzó en 2001 y se espera que dure 639 años. Esta música traspasa los límites de la interpretación mecánica y el disfrute, y prueba si una visión artística sostenible puede resistir la naturaleza cambiante del tiempo y la historia.

Viendo como crece la hierba y se mueven los glaciares

Hay experimentos en los que los científicos observan literalmente cómo, por ejemplo, crece la hierba. Hoy en día, hay muchos experimentos asombrosos a largo plazo en el estudio de la tierra y el agua. Los siguientes proyectos científicos comenzaron hace muchos años, pero aún continúan brindándonos información valiosa sobre las características detalladas del agua y el continente de la Tierra.

El Rothamstead Fields Study (Reino Unido) es un ejemplo perfecto de "coherencia" en la experimentación científica. Desde 1843, estas parcelas se han utilizado continuamente para estudiar los efectos a largo plazo de la fertilización inorgánica en varios cultivos. En segundo lugar después de ellos están Morrow Fields, propiedad de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign. Su importancia es tan abrumadora que los estudiantes creen que la nueva biblioteca se ubicó deliberadamente bajo tierra para que no bloquee los rayos del sol.
- El proyecto de investigación de glaciares de junio existe desde hace más de medio siglo; está diseñado para capturar los cambios dramáticos que pueden ocurrir debido al cambio climático.
- Se ha realizado un experimento que simula cambios atmosféricos a lo largo de la costa de la bahía de Chesapeake (Saryland, EE. UU.) Durante 25 años. Sus resultados arrojan luz sobre la posible respuesta de la Tierra al aumento de los niveles de dióxido de carbono en el aire y ayudan a predecir el aumento del nivel del mar, así como el crecimiento de especies invasoras.

Cría y domesticación de animales

Domesticación

Dibujo del Antiguo Egipto que representa un ejemplo temprano de domesticación de animales, en este caso una vaca.

Uno de los ejemplos más llamativos de experimentos relacionados con la domesticación de animales es el experimento de domesticación de zorros, que fue iniciado en 1959 por el científico soviético Dmitry Belyaev. El investigador quería entender cómo los lobos se convirtieron en perros domesticados.
Cuchillos de heces congeladas: como los antropólogos refutaron una leyenda urbana popular de una vez por todas

Cuando los físicos del Trinity College de Dublín comenzaron su experimento sobre la viscosidad en 1944, Franklin Roosevelt todavía era presidente de los Estados Unidos, la Segunda Guerra Mundial estaba en pleno apogeo y Meet Me in St. Louis recaudaba un efectivo sin precedentes.

Setenta años después, uno de los experimentos de laboratorio más largos todavía dio sus frutos: la cámara registró cómo una gota de alquitrán de hulla cayó de un embudo a un frasco, por primera vez en la historia de la humanidad.

El alquitrán de hulla se colocó en el embudo de la física en 1944 para demostrar que el alquitrán, el material carbonoso negro que conocemos como asfalto o betún, no era un sólido a temperatura ambiente, sino un líquido de movimiento muy, muy lento.
Y aunque aparecieron gotas varias veces, no fue posible capturarlas, y esta es la única forma de confirmar que el alquitrán es un líquido muy viscoso. Un experimento similar fue creado por físicos de la ciudad australiana de Queensland, mientras que 86 años después, todavía aparecían gotas, pero nadie las filmó.

Lo crea o no, este tipo de investigación a largo plazo ha sido el más reciente de estos experimentos. A continuación, proporcionamos una lista de varios proyectos de este tipo que aún están en curso.

Campana sonando

Desde 1840, una campana eléctrica experimental ha sonado casi constantemente en el Laboratorio Clarendon de la Universidad de Oxford. El dispositivo, llamado Clarendon Dry Battery, consta de dos "celdas secas" galvánicas conectadas por una capa de azufre. El Libro Guinness de los Récords llama a la campana "la batería más duradera del mundo", aunque algún día, por supuesto, dejará de sonar: o la lengüeta de la campana se desgastará o la energía electroquímica se agotará.

Beverly reloj

Parece que a los físicos les encantan los experimentos prolongados, y el Reloj Beverly no es una excepción. Este reloj atmosférico ha estado en el vestíbulo de la Universidad de Otago en Dunedin, Nueva Zelanda desde 1864 y todavía está funcionando. (Aunque fueron detenidos accidentalmente, por ejemplo, cuando el departamento de física se mudó).

Observando el Vesubio

¿Cómo verías a un gigante dormido? Cuidado, y al mismo tiempo, obteniendo una gran cantidad de datos sobre la actividad sísmica. Esto es lo que viene haciendo el personal del Observatorio del Vesubio desde 1841 para predecir posibles erupciones. Anteriormente, la estación de observación estaba ubicada en una de las laderas del volcán, pero luego, en 1970, se trasladó a Nápoles. Allí, los científicos observan varios volcanes a la vez, tratando de comprender cuándo comenzarán a hacer erupción nuevamente.

Experimento de germinación de William James Beale

En 1879, el botánico estadounidense William James Beale llenó 20 botellas con una mezcla de arena y semillas de varias plantas. Luego enterró las botellas boca abajo para evitar que entrara agua.

¿Cuál es el objetivo del experimento? El autor quería determinar si las semillas germinarían después de estar en un ambiente seco durante mucho tiempo. Al principio, cada cinco años (ahora cada veinte), los investigadores desenterraron una de las botellas y luego plantaron semillas y vieron si algo saldría de ellas. En 2000, germinaron dos de las 21 semillas.

La próxima botella se desenterrará en 2020 y el experimento terminará en 2100.

Algodón antiguo de rotación

Desde 1896, los científicos de la Universidad Owbern en Alabama han estado realizando un experimento de fertilidad del suelo en un acre de tierra. Está incluido en el Registro Nacional de Lugares Históricos con el nombre de Old Rotation. Durante él, por primera vez, quedó claro que si se alternan cultivos de algodón y legumbres, esto conduce a un aumento significativo en la fertilidad de las primeras.

Estudio del corazón de Framingham

Durante 65 años, miles de hombres y mujeres, de 30 a 32 años, han pasado por las manos de investigadores del Instituto Nacional del Corazón, los Pulmones y la Sangre y la Universidad de Boston. El objetivo del estudio es probar marcadores y factores de riesgo de enfermedad cardíaca. Ha estado sucediendo durante tres generaciones y ha identificado los principales factores de riesgo de enfermedad cardiovascular.

Original: National Geographic
Traducido.

El experimento se lleva a cabo en condiciones creadas artificialmente y, a partir de un complejo complejo de diversas influencias naturales en el cuerpo, solo se seleccionan y aclaran factores individuales aislados.

El experimento se lleva a cabo principalmente en el estudio de procesos fisiológicos. El experimento puede ser a corto y largo plazo.

Un ejemplo de un experimento a corto plazo o un experimento realizado en lecciones de botánica es el conocido trabajo sobre el estudio de la composición de las semillas, las propiedades físicas del suelo, la formación de almidón en las hojas, etc. Los experimentos más simples, como las condiciones para la germinación de semillas, la evaporación del agua de las hojas, las realizan los estudiantes en casa. Como ejemplo de experimentos a corto plazo llevados a cabo en el curso de la fisiología humana, podemos llamar al trabajo sobre la elucidación de la acción digestiva de la saliva y el jugo gástrico.

Un experimento biológico suele requerir mucho tiempo, por lo que no se lleva a cabo íntegramente en el aula, sino que solo se demuestra la formulación del experimento y sus resultados.

En biología general, se llevan a cabo experimentos a largo plazo para dilucidar los efectos de diversos factores ambientales sobre los organismos, mediante el cruce de animales (ratones de laboratorio, hámsteres dorados, palomas).

El trabajo experimental suele ser realizado por los estudiantes en forma de actividades extraescolares (individuales o grupales) en un rincón de vida silvestre o en el sitio educativo y experimental de la escuela.

Los más diversos son los experimentos en el sitio de entrenamiento y experimental. Son especialmente duraderos y ocupan toda la temporada de crecimiento, es decir, todo el verano. A los estudiantes se les hacen preguntas o problemas que se resuelven comparando los resultados del experimento y el control (las plantas o animales experimentales y de control se colocan en las mismas condiciones, excepto uno probado). Durante el experimento, se realizan observaciones precisas con mediciones. De particular importancia es el registro correcto de las observaciones y resultados del experimento en placas especiales, que permiten comparar los indicadores de desarrollo y productividad de las plantas experimentales y de control y llevar a conclusiones. El diseño experimental debe enseñar a los estudiantes la disciplina del pensamiento, la cultura, la precisión, la confiabilidad y la honestidad en la investigación.

Los estudiantes se acostumbran a montar un experimento, comenzando con los experimentos más simples en casa y en un rincón de la vida silvestre, preparándose así para experimentos más complejos y de largo plazo en el área de enseñanza y experimental de la escuela.

Los experimentos y observaciones a largo plazo en animales están asociados con el estudio de su comportamiento. Los experimentos sobre el desarrollo de reflejos condicionados checos u otros en vertebrados son muy diversos. Estos trabajos también se realizan después del horario escolar y los resultados se utilizan en la lección.

Cada tipo de método práctico (trabajar para distinguir y definir, realizar observaciones, registrar fenómenos, preparar un experimento) pasa por una serie de etapas: 1 ... Enunciado de la pregunta que determina el propósito del trabajo. 2 ... Briefing técnico y organizativo. 3 ... Ejecución de obra (definición, observación, escenario de experiencia). 4 ... Fijación de los resultados (realizado simultáneamente con la ejecución de la obra). 5 ... Hallazgos para responder a una pregunta suprimida. 6 ... Informe o mensaje sobre su trabajo en la lección.

El trabajo práctico del alumno, según el contenido, puede construirse deductivamente, cuando una posición ya conocida es confirmada por hechos, o inductivamente, cuando se llega a una conclusión sobre la base de hechos. El reconocimiento de plantas o animales y sus órganos, por regla general, se construye deductivamente, el experimento es casi siempre inductivo; El trabajo de identificación y observación seguido del registro puede ser inductivo y deductivo.

Cualquiera de los métodos se lleva a cabo en la práctica de la enseñanza por técnicas. Las técnicas metodológicas son elementos de un método particular que expresan las acciones individuales del docente y los alumnos en el proceso de enseñanza. Pueden ser lógicas, organizativas y técnicas. En la Fig. 2 muestra la estructura del trabajo práctico en la lección con diversas técnicas metodológicas.

En cada tipo de trabajo práctico, es necesario distinguir entre el trabajo de investigación preliminar y el trabajo posterior, consolidando y practicando conceptos.

Los primeros se entregan a los alumnos antes de estudiar el tema, y ​​los alumnos resuelven el problema que se les plantea ambientando la experiencia, los resultados del trabajo se demuestran y comentan en la lección correspondiente.

Las segundas se realizan después de estudiar el tema, y ​​los estudiantes aplican los conocimientos teóricos en la práctica, verificando los detalles en otras versiones.

En el proceso de enseñanza de la biología, se modifican los métodos prácticos: se desarrollan de acuerdo con el fortalecimiento de la independencia de los estudiantes y la complicación del trabajo.

Los trabajos prácticos correctamente realizados obligan al alumno a realizar una serie de operaciones lógicas: Revelar similitudes y diferencias, clasificación, inferencia, generalización, inferencia.

Por ejemplo, en el sexto grado, a los estudiantes se les ofrecieron secuencialmente dos trabajos: 1) para familiarizarse con el fenómeno de la variabilidad en varios objetos; 2) para identificar las causas de la variabilidad.

El trabajo práctico desarrolla las habilidades y habilidades de los estudiantes solo si se llevan a cabo de manera correcta y sistemática. Hay que enseñarles a los escolares de manera sistemática, transfiriéndolos gradualmente de cortos en el tiempo, fáciles en técnica y organización a más largos y complejos.

La botánica experimenta la fotosíntesis de la planta.