¿QUÉ SON LAS DIATOMEAS ?

¿ QUÉ SON LAS DIATOMEAS ?

Se esquematizan en esta entrada las principales características morfológicas, citológicas y ecológicas de este grupo de microalgas, uno de los más importantes en todos los ecosistemas acuáticos.

Las diatomeas (Reino Chromista; Phyllum Bacillariophyta) son un grupo muy característico de algas, y muy identificable a simple vista por su color ocre-amarillento. También al microscopio óptico por su pared celular rígida de sílice (denominado frústulo) y a la formación, en muchos casos, de filamentos hialinos de células o agregados de células suspendidas al final de un filamento, ramificado o no.

Las algas diatomeas se caracterizan por tener una pared celular muy gruesa y rígida formada por sílice (óxido de silicio hidratado). Esta pared denominada frústulo está constituida por dos mitades desiguales que reciben el nombre de valvas. Estas valvas desiguales de tamaño se superponen a modo de tapa (epivalva) y caja (hipovalva); unidas por bandas pleurales a modo de "cintura".

Existen morfológicamente dos grandes grupos de diatomeas según la simetría de los frústulos, que puede ser radial (diatomeas Centrales) o bilateral (Pennales).

En estas microfotografías MEB se aprecian las dos tipologías morfológicas de los frústulos de las diatomeas, con amplia ornamentación en su superficie, tanto de elementos que perforan la superficie como de espinas en relieve. (Ev: epivalva, Hv: hipovalva)

En el caso de las centrales en una vista superior (silueta circular) de una valva todos los radios posibles son de la misma longitud; mientras que en las pennales existe un eje mayor (aa-aa, llamado axial o longitudinal) y otro menor (ta-ta, llamado transapical o transversal), y sus siluetas suelen ser elípticas, ahusadas o de otras formas.

Además debido a que la mineralización del silicio lo hace impermeable, han desarrollado perforaciones que les permiten intercambiar sustancias con el medio ambiente que les rodea. La evolución de las especies ha creado patrones distintivos de estas perforaciones en el frústulo (llamada areolas, y que se pueden agrupar linealmente en las llamadas estrías) que se utilizan para su clasificación visual. Aunque por lo general se precisan técnicas de microscopía electrónica (MEB) para observarlas con mayor detalle.

Detalle de algunos elementos y ornamentaciones sobre una valva de una diatomea pennal.

La superficie celular suele además estar rodeada de un material orgánico mucilaginoso, secretado desde una estructura llamada rafe; que le permite hacer pequeños deslizamientos sobre las superficies rígidas. Si bien las diatomeas no presentan motilidad propia ya que carecen de flagelos. Este mucílago que envuelve al frústulo debe ser eliminado para la correcta observación en las determinaciones taxonómicas mediante oxidación química (generalmente agua oxigenada, H2O al 30%); lo que obliga a los diatomólogos a hacer una digestión previa de las muestras. Los frústulos limpios y conservados con formalina o etanol pueden almacenados en preparaciones permanentes; a las que también se puede añadir un medio de alta refractancia para mejorar el detalle de visión al microscopio óptico.

Ver protocolo del MAPAMA para limpieza y montaje : Clic! (Página 79)

El proceso de limpieza,montaje, observación y recuento de diatomeas para su uso en índices de calidad del agua está sometido a la norma UNE-EN 14407:2005

AENOR 2005. Norma española UNE-EN 14407:2005 Calidad del agua. Guía para la identificación, recuento e interpretación de muestras de diatomeas bentónicas de ríos. 16 pp.

Se reproducen tanto de forma sexual como asexual por el mecanismo de bipartición (ó fisión binaria), proceso por el que pueden proliferar rápidamente en ambientes propicios, pero por el que su tamaño se reduce paulatinamente ya que dado que el frústulo mineralizado no puede crecer una célula hija es de menor tamaño que las parentales, ya que se desarrolla a partir de la valva más pequeña. En cada división mitótica las células se dividen y regeneran la hipovalva. Llegado a un punto de reducción las células fértiles se dividen por mecanismos sexuales (meiosis), con producción de gametos que se fusionan para producir una espora sexual que germina en una célula vegetativa del tamaño inicial.

Esquematización de un ciclo vital idealizado para las diatomeas.

Se pueden encontrar en cualquier tipo de ecosistema acuático de agua dulce y salada, tanto en las zonas litorales como en la columna de agua formando parte del plancton. Además son habituales en lugares de elevada humedad (sustratos de diversa índole: pétreos, cortezas de árboles, etc. e incluso materiales de construcción humanos) y en los suelos encharcados, de forma permanente o temporal; con vegetación palustre o no.

Son seres fotosintetizadores por lo que necesitan la presencia de luz solar y habitualmente se desarrollan tanto en las orillas de las masas de agua como en la zona limnética en las capas iluminadas de la columna de agua; pero sin embargo pueden mantenerse vivas en zonas oscuras profundas dada su capacidad de autotrofia.

Se conoce que la presencia de diatomeas es clave a escala cuantitativa para el funcionamiento de la Biosfera gracias a la fijación de carbono que realizan, y se ha estimado que pueden ser la fuente productora del 20-40% del oxígeno atmosférico.

Este grupo muy biodiverso de algas se incluye actualmente en el Reino Chromista, Phyllum Bacillariophyta; aunque dada su complejidad hay revisiones constantes y nuevos descubrientos que hacen cambiar frecuentemente su taxonomía. La base de datos Algaebase.com recoge actualmente unas 14.500 especies, pero se estima que podría haber entre 20.000 y más de 1 millón.

Las diatomeas han estado presentes en la Tierra desde el periodo Jurásico, sin embargo los primeros fósiles que se conservan en buen estado son del Cretácico.

Este grupo tan amplio de seres vivos que viven en multitud de ambientes contiene muchos taxones que pueden ser considerados como bioindicadores de las características del hábitat donde habitan, por ello son muy utilizados en la monitorización de las aguas, para lo que se han creado los denominados "índices diatomológicos de calidad". Además estas propiedades unidas a la gran permanencia de los frústulos en los sedimentos le confieren una enorme capacidad de definición de los climas y condiciones locales de los lagos en tiempos pasados. Así son empleados habitualmente en estudios paleoclimáticos y paleoecológicos.

Ver protocolo del  sobre índicesdiatomológicos y métricas Clic! ; y algunos trabajos de paleoecología del lago de Sanabria que incluyen el estudio de diatomeas Clic!

Otras ciencias como las forenses utilizan las diatomeas para poder localizar escenarios. Y entre los usos comerciales que tienen cabe destacar el de la "tierra de diatomeas" como abono y pesticida ecológico; así como microabrasivo en nanotecnología. La industria cosmética también hace diversos aprovechamientos de las propiedades de los frústulos de estas microalgas. Y en la búsqueda de biocombustibles y de alimentos (producción de lípidos y diversos hidratos de carbono de lato contenido enérgetico) también las diatomeas tiene su campo de investigación.

DIATOMEAS II Género TABELLARIA

Poblaciones planctónicas de Tabellaria

Tabellaria, detalle cadenas
Entrada elaborada por la Dra. Ana I. Negro

Se incluye en esta entrada información taxonómica detallada sobre la especie de diatomea del género Tabellaria que proliferó en el lago de Sanabria en los años 2012-13.

Diferenciación de especies

La diferenciación entre T. fenestrata y T. floculosa es muy difícil dada su elevada variabilidad morfológica y fenotípica en los ambientes en que prolifera; hecho por lo que algunos investigadores han considerado ambas morfologías como extremos de una sola especie. T. flocculosa var. linearis es similar a T. fenestrata ya que las dos carecen de área central hialina, pero algo distintivo de la primera es que tiene espinas marginales y bandas pleurales cerradas.

Existen varios taxones del género Tabellaria presentes en el lago de Sanabria que son difíciles de diferenciar: T. fenestrata, T. flocculosa (con sus variedades o formas) y T. quadriseptata.

Tabla 1

Algunas características diferenciales entre varios taxones del género Tabellaria (Koppen, 1975; Flower & Battarbee, 1985; Krammer & Lange-Bertalot, 1991; DeColibus, 2013). Se compara con el taxón más abundante en el Lago de Sanabria en 2013.

El taxón más frecuente encontrado en el lago de Sanabria desde 2013 se corresponderían al complejo taxonómico de Tabellaria flocculosa. Es muy probable que también ocurra esto en otros sistemas de la cuenca del Tera donde previamente se ha citado como T. fenestrata (Negro et al., 2000; 2003) mediante análisis únicamente con el microscopio óptico.

Microfotografías tomadas al microscopio óptico (MO) de individuos de la especie del género Tabellaria más abundante durante el verano-otoño de 2013 en el lago de Sanabria. Izquierda: individuo con contenido celular (agosto-2013); centro: frústulo vacío (mayo-2013); derecha: frústulos vacíos (agosto-2013).

 

Microfotografías tomadas al microscopio electrónico de barrido (MEB) de individuos de la especie del género Tabellaria más abundante en el fitoplancton en agosto-2013 y en muestras de sedimento superficial tomadas en 2012 en el lago de Sanabria.

 RESUMEN.-

Ambas especies de Tabellaria descritas aparecen habitualmente en las aguas del lago de Sanabria, y de todos los humedales de su cuenca, y a veces juntas. La especie típicamente planctónica es T. flocculosa; mientras que T. fenestrata también puede aparecer, aunque en menor abundancia. Ambos taxones son de muy difícil diferenciación, y además poseen gran variabilidad morfológica; por lo que se han descrito varias cepas o formas. Pero ambas son consideradas diatomeas típicas de lagos europeos con aguas de baja concentración de nutrientes, sensibles a la contaminación y de ligera tendencia acidófila.

Ver entrada : género Tabellaria

Ambas están presentes en las aguas sanabresas de forma habitual y se conocen desde los primeros estudios de las década de los 50's; no son de aparición reciente. La presencia de sus frústulos en el sedimento del lago, constatada desde hace al menos 26.000 años con épocas de mayor y menor crecimiento, confirman su relación con los cambios naturales acontecidos en el lago (climáticos, hidrológicos, relación de nutrientes, etc.) y la sucesión de las comunidades bióticas que se han producido en la masa de agua en todo ese periodo.

El mismísimo Dr. Ramón Margalef en su trabajo monográfico de 1955 sobre las comunidades bióticas de las aguas dulces del noroeste peninsular reseña expresamente sobre los ecosistemas acuáticos de Sierra Segundera y en especial del lago de Sanabria:

página 21   "El herpon del lago de Sanabria se parece al de los lagos pirenaicos, pero también al de los biotopos poblados por el Oedogonieto-heterocontetum, y sobre todo el fondo general de Pinnularia, Surirella, Stauroneis y Neidium manifiesta una gran invasión de Tabellaria (Surirelletum benthicum subas. tabellarietosum nom. nov., tab. 17) ".

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REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS:

  • Margalef, R. (1955). Comunidades bióticas de las aguas dulces del noroeste de España. P. Inst. Biol. Apl. Tomo XXI: 5-85.
  • Koppen, J.D. (1975). A morphological and taxonomic consideration of Tabellaria (Bacillariophyceae) from the north-central United States. Journal of Phycology 11: 236-244.
  • Planas (1975). Distribution and productivity of the phytoplankton in Spanish reservoirs. Verh. Internat. Verein. Limnol. 19: 1860-1870
  • De Hoyos C. (1996). Limnología del lago de Sanabria. Variabilidad interanual del fitoplancton. Tesis Doctoral. Universidad de Salamanca. 438 pp.
  • Negro, A.I., De Hoyos C. & Aldasoro J.J. (2000). Diatom and desmid relationships with the environment in mountain lakes and mires of NW Spain. Hydrobiologia 505 (1–3): 1–13.
  • Negro, A.I., De Hoyos C. & Vega J.C. (2003). Phytoplankton structure and dynamics in Lake Sanabria and Valparaíso reservoir (NW Spain). Hydrobiologia 424: 25–37.
  • Flower, R.J. & Battarbee, R.W. (1985). The morphology and biostratigraphy of Tabellaria quadriseptata (Bacillariophyceae) in acid waters and lake sediments in Galloway, southwest Scotland. British Phycological Journal 20: 69-79, 6 figs, 5 tables.
  • Krammer, K. & Lange-Bertalot, H. (1991). Bacillariophyceae. 3 Teil: Centrales, Fragilariaceae, Eunotiaceae. In: Süsswasserflora von Mitteleuropa Band 2/3. pp. [i]-xiii, [1]-576, 166 pl., 2180 fig.. Stuttgart & Jena: Gustav Fischer Verlag.
  • De Colibus, D. (2013). Tabellaria flocculosa. Diatoms of the United States. http://westerndiatoms.colorado.edu/taxa/species/tabellaria_flocculosa (acceso 24.09.2017)

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