DIATOMEAS Reinos:

• Animalia: metazoos.

• Plantae: vegetales superiores.

• Fungi: hongos superiores.

• Protista o Protoctista: protozoos, algas eucariotas y hongos inferiores.

• Monera: bacterias y algas procariotas.

Diatomeas: reino protista. CARACTERÍSTICAS DE LAS DIATOMEAS

• Algas pardas eucariotas

• Unicelulares • Diplontes • Autótrofas: a partir de sustancias inorgánicas (agua y sales

minerales) forman sustancias orgánicas (azúcares, grasas y

proteínas).

• Son los productores primarios por excelencia (contribuyen con el 90%

de la productividad de los sistemas).

• Se encuentran en todos los ambientes (donde existe humedad y

agua).

• Tanto en aguas dulces como en marinas.

• Pueden formar parte del plancton (flotando libremente en el agua) o

del benton (sujetas al sustrato). En la mayoría de los casos forman

parte del perifiton (conjunto de microorganismos adheridos sobre

sustrato sólido sumergido).

• Sirven para el biomonitoreo de ambientes actuales y fósiles.

• Poseen adaptabilidad y alta tasa de reproducción.

• Son resistentes a la acción de los elementos, también a las altas

temperaturas, pero son sensibles a la polución (nitrógeno y fósforo).

• Poseen una capacidad depuradora del medio ambiente (mediante

fotosíntesis, incorporan oxígeno, oxidación de materia orgánica y

también aumentan el oxígeno disuelto, utilizado por otros organismos

acuáticos).

• Hábitats de agua dulce: composición de comunidades como indicador

de características ecológicas

Ríos sin polución: muchas especies, con bajo número de

individuos.

Ríos con polución: bajo número de especies.

• Factores:

Temperatura

Velocidad

pH

Salinidad

Materia orgánica

Nutrientes

Sílice

• Utilizadas como indicadores de características ambientales:

debido al elevado número de especies y perdurabilidad de las

membranas.

• Poseen cloroplastos, clorofila A y C, beta caroteno, fucoxantina.

• Tienen finas gotitas de aceite (reservas nutritivas y flotación).

• Pueden segregar al exterior mucílago péctico (adhesión al sustrato o

agrupación en cadena).

ESTRUCTURA DE UNA DIATOMEA

Membrana celular: PECTINA + SILICE

(resistencia a ácidos y base fuertes)

Caparazón silíceo: el 95% del total del peso: FRÚSTULO. Es un

estuche con dos tecas.

frústulo puede tener ornamentaciones o prolongaciones.

Cada TECA tiene:

• Parte plana: VALVA.

• Pieza lateral: PLEURA O BANDA CONECTIVA. La zona de unión con la pleura de la otra teca:

CÍNGULO.

Teca superior: EPITECA. Borde de epiteca: EPIPLEURA. Teca inferior: HIPOTECA. Borde de hipoteca: HIPOPLEURA.

RAFE: si se da, existe sólo en las diatomeas pennadas.

Es una estructura no silicificada, recta ondulada o sigmoide.

Se piensa que es origen de la motilidad.

En algunas diatomeas el rafe está dentro de un canal: la QUILLA.

Las pennadas que no tienen rafe poseen un área clara: el

PSEUDORRAFE.

Según la simetría:

• Orden Biddulphiales o Centrales: simetría axial, circulares.

Carecen de rafe o pseudorrafe.

Inmóviles.

Reproducción sexual por oogamia.

• Orden Bacillariales o Pennales: simetría bilateral, valvas alargadas. Móviles.

Reproducción por anisogamia.

Rafe en dos valvas: BIRRÁFIDAS. Rafe en una valva: MONORRÁFIDAS. No existe rafe en ninguna valva: ARRÁFIDAS.

REPRODUCCIÓN DE LAS DIATOMEAS

I. ASEXUAL: BIPARTICIÓN

• Es totalmente necesaria la presencia de SÍLICE (número de

células proporcional a dióxido de sílice). • Las valvas se separan y cada una actúa de epiteca,

generando siempre la menor.

• Existe reducción de tamaño progresivo.

II. SEXUAL: MEIOSIS

• Contribuye a mantener variabilidad genética.

• Ayuda a mantener el tamaño de la especie.

• Da lugar a 4 estructuras haploides.

• el zigoto formado será diploide.

En las céntricas se da OOGAMIA (microgameto inmóvil y

macrogameto flagelado).

En las pennadas se da ANISOGAMIA (micro y microgametos móviles).

DIATOMEAS MARINAS

La cantidad varía según la época: disminución en invierno y

aumento en primavera

Invierno e inicio de primavera: se revuelven las aguas, llevando las

sustancias minerales del fondo a la superficie y las usan las

diatomeas para su nutrición.

Primavera: reciben luz, estimulando reproducción de manera

increíble.

Finales de verano y principios de otoño: nutrientes limitantes

reintegrados al agua o devueltos a superficie. Segunda floración

intensa.

Después el agua se enfría y disminuye la luz, las poblaciones

descienden.

DIATOMEAS DE AGUA DULCE

Se encuentran en:

Masas de agua quietas (lagos y lagunas)

Masas de agua circulantes (ríos y pequeñas corrientes)

Distribución según factores de espacio (vertical y horizontalmente) y

de tiempo (según la estación)

Factores influyentes en masas circulantes:

TEMPERATURA

Existe estratificación vertical por ciclo anual de temperatura

• Primavera: mezcla constante del agua por acción del viento. Masa

de agua uniforme.

• Verano: calentamiento del agua superficial, no existe mezcla de

fondo.

• Otoño: superficie se enfría, más densidad y hundimiento al fondo.

Vientos mezclan las aguas.

LUZ Exceso: su utilización depende de la temperatura. Fotosíntesis máxima

se da auna cierta profundidad por debajo de sup. según la transparencia.

OXíGENO El agua disuelve más oxígeno cuanto más baja es la temperatura.

ELEMENTOS NUTRITIVOS Aguas muy transparentes: mayor asimilación a profundidades mayores

(mayor penetración de luz)

Cantidades de nutrientes debido a proximidad con el fondo.

Estratificación horizontal No depende estrechamente de la temperatura.

Menos importante en masas de agua de profundidad moderada y más

importante en las de poca profundidad.

INFLUENCIA DEL MOVIMIENTO DEL AGUA

⇒ Masas de agua quietas: poca influencia.

⇒ Masas de agua circulantes: turbulencias, remansos y corrientes en

ángulo recto con la dirección de la circulación. Existirá una pequeña

capa casi inmóvil.

Efecto en cascada: intercambio de gases. A mayor turbulencia

mayor cantidad de gas disuelto, pero también menor cantidad de luz

que reciben las diatomeas. Corrientes rápidas arrastran los

nutrientes.

⇒ Ríos y arroyos de corrientes lentas: similar a aguas estacionarias.

Sedimentación de nutrientes.

REPRESENTACIÓN DE DIATOMEAS EN AGUA DULCE

Cyclotella

Stephanodiscus

Thalassiosira

Coscinodiscus

Melosira

LOS CAMBIOS ESTACIONALES: existe periodicidad.

Aguas estancadas: 40% población total se encuentran todo el año.

Las especies no habituales deben formar fases de resistencia.

Formas planctónicas:

• Dos máximos anuales: primavera y otoño.

• Dos mínimos anuales: invierno y mediados de verano.

SUSTANCIAS NUTRITIVAS Principios de primavera (después de mezcla profunda anual de las

aguas): sales se mezclan y van a capas superiores.

Verano: estratificación. Mezcla disminuye. Sales escasean.

Finales de verano: nueva mezcla, sales disponibles.

pH

• hábitats ácidos (4.0-6.5): más especies distintas, pero bajo

número de individuos de cada especie.

• hábitats básicos (7.5-9.0): mayor abundancia de algas de

pocas especies.

INDICES Los índices que vamos a emplear en el estudio de diatomeas

son índices de calidad normalizados por AFNOR, tomados de guías

de diversidad francesas y son los siguientes:

• Índice Biológico Diatómico (IBD). NF. T 90-354.

• Índice Diatómico General (IDG).

IBD (Índice Biológico Diatómico) Es el Índice Biológico Diatómico. Es un índice francés, norma

AFNOR N F. T 90-354.

El principio de este índice es el mismo que para los índices

bióticos, también influye la cantidad relativa de los taxones. Viene

referido para todos los ecosistemas de agua dulce, porque las

diatomeas se caracterizan por estar presentes en todas partes y,

sobre todo, en todo tipo de sustratos.

Además posee la ventaja de que la toma de muestras es un

proceso fácil y son muestras pequeñas (no necesitan mucho

espacio). Así la determinación sistemática necesita de una buena

experiencia por parte del técnico que lo realice.

La determinación de este método presenta una serie de

ventajas:

las diatomeas son organismos sensibles a la eutrofización,

a la polución orgánica y mineral y la estimación del método

es fiable para un rango de polución bajo, donde los otros

métodos son menos fiables. Además, los índices diatómicos

están basados en datos cuantitativos y la estimación es

más acertada y más sensible que los métodos

estrictamente cualitativos.

Las diatomeas reaccionan de manera muy rápida a las

modificaciones de la calidad del agua y pueden detectar las

poluciones producidas de una manera discontinua. Son

indicadores de calidad a corto plazo porque las poblaciones

de diatomeas se reconstituyen rápidamente después de la

desaparición de la polución.

La estructura de las distintas poblaciones de diatomeas

está determinada por las características químicas del agua,

independientemente de las características morfodinámicas.

Determinación de las diatomeas:

Éste método tiene como finalidad la identificación de las

diatomeas a nivel de especie (frente al índice IDG, Índice

Diatómico Genérico, que lleva a cabo la determinación a nivel de

género únicamente).

Una vez realizada la preparación de las muestras en el

laboratorio, procederemos al contaje. Realizaremos el barrido de

la preparación con el microscopio de contraste de fase, utilizando

el objetivo de 100x (es conveniente el uso de objetivo con

micrométrico, ya que la identificación es a nivel de especie y

necesitamos que posea medida), añadiendo previamente una gota

de aceite de inmersión en el portaobjetos. A medida que vamos

realizando el barrido, vamos realizando la identificación

simultáneamente, remitiéndonos a la guía de diversidad.

Si el número de diatomeas contadas es menor que 400

después de ver toda la preparación, es necesario hacer una nueva

preparación a partir del agua de origen, con el fin de completar el

contaje. Para evitar este problema, la preparación se hace doble.

CÁLCULO DEL IBD:

Para realizar este cálculo, vamos a seguir una serie de pautas:

• Cálculo del porcentaje de la abundancia (representada por “A”)

de los taxones que aparecen y de los taxones asociados.

• Eliminación de los taxones que aparecen pero que presentan

“A” menor que los valores que indica la norma. Todos los

taxones que aparecen presentan “A” menor que 7,5% (es

decir, tres diatomeas de 400), todos éstos son eliminados

sistemáticamente. Se considera que el efecto producido por

más de tres individuos de un taxón asociado es más peligroso

que si considerásemos que fuese en realidad una

contaminación de la muestra.

• Cálculo de probabilidad de presencia de un taxón de los que

aparece es significativo de la población. Son los que se

estudian para determinar la calidad del agua, utilizando la

siguiente fórmula:

F (i) = ∑ Ax* Px (i)*Vx / ∑ Ax*Vx

Ax es la abundancia del taxón “x” que aparece en

porcentaje.

Px (i) es la probabilidad de presencia del taxón “x” de la

clase de calidad “i”.

Vx es el valor ecológico del taxón “x”.

“n” es el nombre de los taxones que aparecen.

• Existen siete valores de F (i), porque el IBD define siete clases

de calidad de agua.

• Cálculo de “B”, que corresponde al valor del IBD y que

constituye un valor intermedio.

B = 1*F(1)+2*F(2)+3*F(3)+ 4*F(4)+5*F(5)+6*F(6)+7*F(7)

• Cálculo del IBD sobre 20

IBD/20 = 4.75 * IBD - 8.5

VALOR SIGNIFICADO

IBD >17 calidad excelente

16 > IBD > 13 calidad buena

12 > IBD > 9 pasable

8 > IBD > 5 mediocre

IBD < 4 mala calidad

IDG (Índice Diatómico General) Este índice viene determinado por tres variables:

• Sensibilidad a la polución de cada especie (S), con valores

entre 1 (más resistente) y 5 (más sensible).

• Amplitud ecológica (V), que va desde 1 (forma ubicua) hasta

3 (Forma característica).

• Abundancia (A).

El índice diatómico se calcula mediante la siguiente fórmula:

Aj= Abundancia (%)

Sj= Sensibilidad a la polución (1 a 5)

Vj= Valor indicativo de la especie (1 a 3)

Los valores de IDG van en orden decreciente de los niveles de

contaminación. Para la creación de este índice los autores tomaron

como referencia un número de 106 taxones. Con esta fórmula el

valor del índice que obtenemos podrá variar entre 1 y 5, rango

establecido para la clasificación de la calidad de las aguas.

∑

∑

=

== n

jjj

j

jjjj

VA

VSAIDG

1

1

TAXONES CÓDIGO SENSIBILIDAD (S) VARIABILIDAD (V)

Achnantes ACH 5 1 Amphipleura AMH 5 3 Amphora ARA 3 2 Anomoeoneis ANO 5 2 Asterionella AST 4 1 Attheya ATT 2 3 Caloneis CAL 4 2 Campylodiscus CAM 5 2 Ceratoneis CER 5 2 Cocconeis COC 4 1 Cyclotella CYC 3 1 Cymatopleura CMA 4 2 Cymbella CMB 5 1 Denticula DEN 5 3 Diatoma DIA 4 1 Diploneis DIP 5 1 Epithemia EPI 5 2 Eunotia EUN 5 1 Fragilaria FRA 4 1 Frustulia FRU 5 2 Gomphoneis GIS 4 2 Gomphonema GMA 3 2 Gyrosigma GYA 4 3 Hantzschia HAN 1 3 Melosira MEL 3 1 Meridion MER 5 1 Navicula orthostichae

NOR 2 2

Navicula punctatae mutica

NPM 1 2

Navicula (otras) NAV 3 1 Neidium NEI 4 3 Nitzschia dissipatae NID 4 2 Nitzschia (otras) NIT 1 1 Pinnularia PIN 4 3 Rhizosoenia RHI 2 3 Rhoiscophenia RHO 4 1 Rhopalodia RHP 4 1 Stauroneis STA 5 2 Stenopterobia SIA 5 3 Stephanodiscus STE 2 1 Surirella SUR 3 3 Synedra SYN 3 1 Tabellaria TAB 5 1 Tetracyclus TET 5 3 Thalassiosira THA 2 3

Clasificación de la calidad de las aguas adoptadas según el

índice IDG:

VALOR SIGNIFICADO

IDG> 4.5 Calidad biológica óptima.

4< IDG< 4.5 Calidad normal. Polución débil.

3.5<IDG< 4 Polución moderada. Eutrofización.

3<IDG <3.5 Polución media. Eutrofización acentuada.

2<IDG <3 Desaparición de especies sensibles. Polución fuerte.

1<IDG <2 Polución muy fuerte.

IDG = 0 La población es considerada como inexistente (polución tóxica). Por debajo de 10

individuos. Por mm2.

Ejemplo práctico de cálculo del IDG:

Taxòn Nº Individuos

Abundancia %

Sensibilidad S

Variabilidad V V*A S*V*A

Achnantes 8 6,67 5 1 6,67 33,33 Anphora 2 1,67 3 2 3,33 10,00 Bacillaria 1 0,83 0 0 0,00 0,00 Ciclotella 30 25,00 3 1 25,00 75,00

Cocconeis 2 1,67 4 1 1,67 6,67 Diatoma 8 6,67 4 1 6,67 26,67

Fragillaria 9 7,50 4 1 7,50 30,00 Luticola 1 0,83 0 0 0,00 0,00

Mellosira 3 2,50 3 1 2,50 7,50 Navicula 24 20,00 3 1 20,00 60,00 Neidium 5 4,17 4 3 12,50 50,00

Nitzschia ( otras) 9 7,50 1 1 7,50 7,50 Pinnularia 3 2,50 4 3 7,50 30,00

Stephanodiscus 12 10,00 2 1 10,00 20,00 Surirella 3 2,50 3 3 7,50 22,50 TOTAL 120 100 118,33 379,17

I.D.G. 3,20