Exploración e Identificación de Plantas No Vasculares en un Ecosistema Acuático: Algas, Cianobacterias, Diatomeas y Euglenófitos.
Exploration and Identification of Non-Vascular Plants in an Aquatic Ecosystem: Algae, Cyanobacteria, Diatoms and Euglenophytes.
RESUMEN
En esta práctica, se llevaron a cabo estudios centrados en el reconocimiento y caracterización de plantas no vasculares, con un enfoque principal en algas, dentro de su diverso entorno acuático. Los objetivos específicos incluyeron la recolección de muestras de agua estancada y la aplicación de técnicas de sellado y montaje para su observación microscópica. Estas técnicas permitieron la identificación de una amplia diversidad de algas, diatomeas, cianobacterias y euglenofitos presentes en el ecosistema.
Durante el proceso de observación y caracterización, se destacaron las características morfológicas únicas de cada grupo de microorganismos, así como sus subdivisiones en la caracterización taxonómica. Además, se pudo reconocer la diversidad en los modos de vida y las adaptaciones que estas plantas no vasculares han desarrollado a lo largo de la evolución para prosperar en sus respectivos “lugares” ecológicos.
Los resultados de la práctica subrayan la importancia de estos microorganismos en los ecosistemas acuáticos, ya que desempeñan un papel fundamental en la cadena alimentaria y contribuyen significativamente a la producción de oxígeno en los cuerpos de agua. Además, los hallazgos obtenidos proporcionaron información valiosa para futuras investigaciones y establecieron una base sólida para la creación de material docente que será beneficioso tanto para la comunidad científica como para fines educativos.
Palabras clave: Algas, microorganismos, cianobacterias, biodiversidad acuática, material docente.
Abstract.
In this practice, studies were carried out focused on the recognition and characterization of non-vascular plants, with a main focus on algae, within their diverse aquatic environment. Specific objectives included collecting stagnant water samples and applying sealing and mounting techniques for microscopic observation. These techniques allowed the identification of a wide diversity of algae, diatoms, cyanobacteria and euglenophytes present in the ecosystem.
During the observation and characterization process, the unique morphological characteristics of each group of microorganisms were highlighted, as well as their subdivisions in the taxonomic characterization. In addition, it was possible to recognize the diversity in the ways of life and the adaptations that these non-vascular plants have developed throughout evolution to thrive in their respective ecological niches.
The results of the practice underlined the importance of these microorganisms in aquatic ecosystems, since they play a fundamental role in the food chain and contribute significantly to the production of oxygen in bodies of water. Furthermore, the findings obtained provided valuable information for future research and established a solid foundation for the creation of teaching material that will be beneficial both for the scientific community and for educational purposes.
Keywords: Algae, microorganisms, cyanobacteria, aquatic biodiversity, teaching material.
INTRODUCCIÓN
Las plantas no vasculares, son un grupo de organismos que incluye musgos, hepáticas, antoceros y diversas algas, desempeñando un papel fundamental en los ecosistemas terrestres y acuáticos. En particular, las algas no vasculares, como las diatomeas, algas verdes, conyugadas y euglenofitos, se encuentran entre los componentes más notables de los ecosistemas acuáticos y desempeñan un papel crucial en la dinámica de estos ecosistemas. De manera que el estudio y la identificación de estas algas no vasculares son esenciales para comprender su diversidad y su influencia en la calidad del agua y en la salud de los ecosistemas acuáticos, al igual que tener en cuenta la gran gama de algas que se pueden encontrar en una sola muestra de agua, como lo es en una gota de agua.
Por consiguiente, en este informe se profundiza en el fascinante mundo de las algas no vasculares, centrándose en las diatomeas, las algas verdes, las algas azules, cianobacterias y los euglenófitos. Por lo que se explora cómo la observación de sus partes y la identificación de su morfología permite distinguir y comprender a estos organismos acuáticos. Además, se abordarán conceptos fundamentales relacionados con la ecología y la importancia de estas algas en los ecosistemas acuáticos, como lo puede ser, desde la fijación de nitrógeno (N) a los suelos terrestres, hasta la importancia en las cadenas tróficas. (McCampbell & Maricle, 2018).
A través de la clasificación taxonómica, se busca no solo identificar y catalogar estas algas, sino también apreciar su relevancia en la dinámica de los ecosistemas acuáticos y su potencial impacto en la calidad del agua, desde el agua potable hasta el agua estancada. En relación con lo anterior, la clasificación taxonómica también puede proporcionar información sobre la relación filogenética de las algas, (McCampbell & Maricle, 2018), por lo que se puede ser útil para comprender la diversidad de las algas y su evolución. Sin embargo, esta identificación lleva de ciertos desafíos, uno de ellos radica en la diversidad morfológica que estas algas pueden exhibir, esta diversidad se refleja en una amplia gama de formas celulares, tamaños y características estructurales que pueden variar significativamente incluso dentro de un mismo grupo taxonómico.
En particular, las diatomeas, por ejemplo, son conocidas por su singularidad morfológica, con células generalmente encapsuladas en una frústula de sílice que exhibe patrones ornamentales únicos. En contraste, las algas verdes pueden mostrar una variedad de formas y tamaños celulares, y los euglenofitos pueden poseer flagelos y estructuras “tácticas” características. Además de que algunas especies pueden ser difíciles de distinguir entre sí, lo que subraya la importancia del manejo persuasivo de los aumentos.
Con respecto a lo anterior, la identificación taxonómica también puede proporcionar información sobre las condiciones ambientales en las que se encuentran las algas, por ejemplo, algunas especies de algas pueden ser indicadoras de la calidad del agua y su presencia o ausencia puede ser utilizada para evaluar la salud del ecosistema.
Por tanto, se anticipa que el conocimiento adquirido en esta exploración desempeñará un papel fundamental en la aplicación de la comprensión de la riqueza de la biodiversidad acuática. Este entendimiento más profundo no sólo enriquecerá la apreciación de la variedad de formas de vida en los ecosistemas acuáticos, sino que también reforzará la capacidad para llevar a cabo una gestión sostenible de estos recursos naturales.
OBJETIVOS
Objetivo general:
Reconocer plantas no vasculares mediante el estudio de un diverso ecosistema acuático de plantas en una gota de agua.
Objetivos específicos:
Utilizar técnicas de sellado y montaje apropiadas para su posterior observación microscópica.
Caracterizar las principales categorías de especie y género, presentes en el ecosistema acuático, como, algas verdes, diatomeas y euglenofitos.
Preparar material de docencia por medio de placas portaobjetos con las muestras recolectadas.
MARCO TEÓRICO
METODOLOGÍA
ANÁLISIS DE RESULTADOS
Pertinente a la búsqueda de plantas no vasculares, en este caso de algas, por medio del microscopio e identificar organismos pertenecientes a este conjunto. Se encontraron diferentes organismos, que abarcan desde algas verdes, algas azules hasta euglenofitos, de manera que se clasificó por medio del libro guia “Atlas de microorganismos de agua dulce”, como se puede ver a continuación.:
Como primer organismo se encontró una alga conyugada del género Closterium Sp. bajo un alcance de 10x de magnificación. Este género, Closterium, es un género de algas verdes unicelulares que se caracteriza por su forma de luna creciente y su morfología distintiva.
En este caso, se puede observar la célula con su forma de media luna, en donde en el centro se puede identificar un núcleo, que generalmente es ovalado y se encuentra en la parte más ancha de la “luna”, cabe restara que el núcleo es una estructura importante esencial que contiene el material genético de la célula.
De manera similar, se pueden identificar los cloroplastos de color verde, en su citoplasma, en donde estos, sulene tener forma de lente o elipse y son los sitios de la fotosintesis, y es lo que les da a estas algas su color verde caracteristico. Alrededor de la célula, se puede observar una pared celular transparente que protege la célula y le da su forma distintiva. La pared celular en la Closterium es a menudo lisa y se compone principalmente de celulosa. (Chrissian et al., 2020)
De la misma manera que se pueden observar los cloroplastos, se pueden observar las vacuolas que por lo general aparecen como espacios claros en el citoplasma de la célula, las cuales pueden almacenar agua, nutrientes y desechos. Por otro lado, la Closterium, a menudo se le puede observar con un movimiento característico en donde las células pueden desplazarse lentamente a través del agua mediante la expansión y contracción de su forma de luna creciente, como se pudo observar algunas veces bajo el microscopio.
A través de lo anterior, se puede describir como una alga conyugada por las características que presenta además de que tiene la capacidad de llevar a cabo la conjugación como parte de su ciclo de vida reproductivo, característica de las algas conyugadas.
Como segundo organismo, se logró observar, Scenedesmus, la cual es un género de alga verde unicelulares que se caracteriza por su forma y morfología particular, la cual se puede observar con un carácter alargado y estrecha, que se asemeja a una lanza o un dardo. Cabe destacar que se puede ver con una forma cilíndrica dispuestas en una colonia. De manera que se pueden observar e identificar cloroplastos en el citoplasma de la célula, los cloroplastos a diferencia de la observación anterior tienen una forma alargada que se asemeja a bandas o lóbulos y contiene pigmentos verdes para la fotosíntesis. También, se pueden observar los pirenoides, que son estructuras que se encuentran en los cloroplastos y están involucradas en el almacenamiento de almidón (Teng, 2023), un producto de la fotosíntesis, estos se pueden observar con una forma circular dentro de la célula.
Aunque en este caso, no se logró identificar, en el centro de la célula se puede identificar un núcleo, que es una estructura ovalada que contiene el material genético de la célula. Alrededor de cada célula de Scenedesmus, se encuentra una pared celular que le proporciona estructura y protección, la pared es generalmente delgada y transparente (Spain & Funk, 2022). Sin embargo, la disposición en colonias cilíndricas es otro rasgo distintivo de este género y puede ser una pista visual para la identificación rápida de esta célula.
Por otro lado, también se identificó una diatomea la cual se clasificó como Pinnularia gibba. Las diatomeas son algas unicelulares con pared celular de sílice que les confiere una apariencia distintiva. En el caso de la Pinnularia Gibba bajo el microscopio a 10x de magnificación, se pudo observar su forma alargada y estrecha. En una vista lateral de la célula, como se puede observar en la imagen anterior, se puede observar una línea longitudinal delgada llamada face que recorre el centro de las valvas, el rafe es una estructura importante para la movilidad y la fijación de la célula. Cabe señalar que al igual que otras diatomeas, contiene cloroplastos en su citoplasma, estos, generalmente tienen forma de cinturón y contienen pigmentos para la fotosíntesis. Al igual que en el centro de la célula, se encuentra el núcleo, que es una estructura ovalada que contiene el material genético de la célula. Y como se pudo observar, las diatomeas tienen la capacidad de deslizarse sobre las superficies debido a la presencia del rafe, como lo mencionó Perez en el 2020.
Siguiendo la taxonomía de esta diatomea, la estructura de valvas y el rafe son rasgos distintivos de este género y especie en particular.
Por consiguiente, se encontró un alga conyugada del género Spirogyra sp. bajo un microscopio a 10x de magnificación, género el cual se solía encontrar en la mayoría de las muestras debido a su singular conjunto de organismos. La Spirogyra es un género de algas conyugadas filamentosas que se caracteriza por su forma helicoidal y su estructura única.
El citoplasma de las células Spirogyra contiene numerosos cloroplastos de forma helicoidal, los cuales se enrollan alrededor del núcleo de la célula y son responsables de la fotosíntesis. Alrededor de cada célula, hay una pared celular que le proporciona estructura y protección, y se puede inferir que es delgada y transparente, de la misma manera se puede inferir, que en el centro de cada célula, se encuentra un núcleo, que es una estructura ovalada que contiene el material genético de la célula, por lo que es un cuerpo helicoidal, los cloroplastos, el núcleo y otros organelos se organizan en espirales alrededor del centro de la célula, creando una apariencia en forma de hélice que es única para este género.
Cabe resaltar que la spirogyra, se caracteriza por su forma en espiral y su estructura celular, en donde forma colonias de células dispuestas en filamentos, y cada célula está unida a la siguiente en una cadena.
En cuanto al movimiento observado por parte de algunas conyugadas, como un movimiento lento y a la vez rotatorio, según Sci-Inspi, en el 2017 es causado por la circulación del citoplasma dentro de las células.
Otro organismo encontrado fue un euglenófito, el cual fue clasificado como euglena intermedia debido a las características que presenta este mismo.
Las euglenas son protistas unicelulares que se caracterizan por su forma alargada y su movilidad gracias a un flagelo. En el caso de la Euglena intermedia encontrada, se pudo apreciar su forma alargada, de manera que es flexible y puede cambiar de forma mientras se mueve.
La euglena intermedia, se pudo apreciar con un flagelo largo y flexible el cual se extiende desde la parte anterior de la célula. El flagelo es el responsable del movimiento y se puede observar ondeando o rotando para impulsar a la célula a través del agua. De la misma manera, se pudo observar la mancha ocular, en la parte anterior de la célula, esta estructura se asemeja a una mancha rojiza y es sensible a la luz, permitiendo a la euglena detectar y moverse hacia las fuentes de luz. En el citoplasma por su lado, se pueden identificar numeroso cloroplastos, que son responsables de la fotosíntesis. Los cuales se aprecian con forma alargada y se distribuyen a lo largo de la célula en forma de bandas o espirales.
En la parte central, se encuentra el núcleo, que es una estructura ovalada que contiene el material genético de la célula. Cabe resaltar que en algunas euglenas se pueden observar la vacuola contráctil que se encarga de regular la concentración de agua y desechos en la célula, y aunque se puede observar en partes sin color de la célula, en algunas euglenas se puede observar.
De manera que, la observación de estas características, como el flagelo, la mancha ocular, los cloroplastos, el núcleo y la forma alargada de la célula, es típica de las Euglenas, incluyendo la euglena intermedia. Por lo que se identificó y caracterizó a este grupo de protistas móviles y fotosintéticos.
En el primer caso, se logró observar una cianobacteria ondulatoria, bajo un microscopio a 10x de magnificación. Las cianobacterias son un grupo de bacterias fotosintéticas que suelen parecerse a algas debido a su capacidad para realizar fotosíntesis y su apariencia filamentosa.
En este caso, la cianobacteria se puede observar individualmente, ya que la gran mayoría se puede observar en forma de colonias. Por lo que dentro de cada filamento, se pueden identificar las células individuales que componen la colonia, cada una similar en forma y tamaño, y suelen ser cilíndricas y alargadas. Estas, contienen cloroplastos que son responsables de la fotosíntesis, los cuales generalmente tienen un color verde debido a la presencia de pigmentos fotosintéticos. La cianobacteria oscillatoria se caracteriza por su forma ondulante, esta forma es debida o causada a la disposición de las células en los filamentos y a su capacidad para moverse lentamente a través del agua mediante deslizamiento (The Editors of Encyclopedia Britannica, 2016). En el centro de cada célula, se encuentra un núcleo, que es una estructura ovalada que contiene el material genético de la cianobacteria. Y en el caso de algunas cianobacterias ondulatorias, pueden tener células especializadas llamadas heterocistos, que tienen la capacidad de fijar nitrógeno atmosférico (Bernal, s/f). Estas en algunos casos pueden ser visibles. Aunque en este caso, solo se pudo identificar su forma filamentosa y su subdivisión celular en colonias.
También se logró identificar una spirogyra, en donde se puede ver la diferencia en comparación con la cianobacteria. La Spirogyra es de forma de filamento, en donde se aprecia una serie de filamentos verdes largos y delgados, dispuestos en forma de espiral. En donde dentro se pueden identificar numerosos cloroplastos de forma helicoidal. Estos cloroplastos se enrollan alrededor del núcleo de la célula, lo que crea una apariencia en forma de hélice.
Y debajo de la spirogyra se logra apreciar una diatomea la cual tiene una forma característica de reloj de arena, la cual se componen de dos valvas de sílice que encajan como una caja, es decir, es perfecta la posición de ambas valvas, de manera que es posible distinguir los polos de la célula, la pared celular, y el nódulo central, el cual es punto de referencia útil para la identificación de diatomeas, aunque no se aprecian a una magnificación de 10x, se puede inferir, que esa diatomea en común, está cubierta de estrías que pueden variar en patrones; las estrías son características importantes para la identificación de las especies de diatomeas, al igual que su tamaño y forma.
En el siguiente caso, se logró observar e identificar un alga verde, la cual fue clasificada como geminella sp. debido a sus células cilíndricas, con los extremos redondeados, las cuales se encuentran en contacto las unas con las otras, en un tubo mucilaginoso. Lo que distingue a la Geminella en su estructura colonial, de la misma manera, que contienen cloroplastos que son responsables de la fotosíntesis, los cuales se encuentran en el citoplasma de cada célula y pueden presentar formas variadas.
Por lo que, en el centro de cada célula se encuentra un núcleo que contiene el material genético de la célula. En cuanto al mucílago, es una sustancia gelatinosa que rodea las células mantiene la colonia unida, lo que contribuye a la estructura tubular de la colonia. A diferencia de los casos anteriores, las células de Geminella no se movieron o se percibieron inmóviles al estar unidas en la colina. Aunque su principal forma de locomoción es la corriente de agua que las rodea, por lo que no son sésiles.
Por lo que la observación de características, como la forma cilíndrica de las células, la estructura en tubo de la colonia a presencia de mucílago, es típica de la geminella sp.
Por otro lado, se caracterizó una Pediastrum, el cual es un género de algas verdes que se caracteriza por su forma colonial y organización en placas o colonias planas. Por lo que se observa una colonia plana que se asemeja a una rueda o un disco, la cual está formada por múltiples células individuales que se organizan en un patrón circular o radial.
La célula individual son de forma hexagonal y se ensamblan para formar la colonia, como un rompecabezas, donde cada célula tiene un núcleo en su centro, y en el citoplasma en la forma colonial se logra apreciar una forma de mucílago que las mantiene unidas, y dentro de la célula individual se puede inferir que se encuentran los cloroplastos los cuales suelen ser de forma de lente y pueden variar en coloración dependiendo la especie (Melissa, 2017)
Cabe resaltar que algunas, se pueden observar con pequeñas proyecciones o espículas en las células individuales. Por otro lado, al igual que el organismo anterior, las colonias de Pediastrum suelen ser inmóviles y permanecen unidas en una estructura plana. Por lo que la principal forma de desplazamiento es a través de corrientes de agua que las rodea.
También se identificó una colonia de células, la cual se clasificó como coelosphaerium, la cual es una género de cianobacterias que se caracteriza por su forma esférica o globular. Estas células individuales se aprecian agrupadas en colonias o agregados esféricos más grandes. El color de estas, generalmente tiene un color verde o azul verdoso debido a la presencia de pigmentos fotosintéticos, como la clorofila. Cabe inferir, que en el centro de cada célula, se encuentra un núcleo, que es una estructura ovalada que contiene el material genético de la cianobacteria.
La colonia consiste en múltiples células esféricas que se agrupan de manera compacta, las cuales varían en tamaño y en el número de células.
Por lo que son inmóviles y permanecen agrupadas en una estructura esférica. En donde su desplazamiento es limitado, ya que no tienen flagelos u otros medios de movimiento.
De la misma manera que las células coloniales observadas anteriormente, se puede inferir que en algunas colonias se puede presentar el mucílago, que rodea y mantiene unidas las células en la colonia.
Por otro lado, se identificó un alga azul del género Chlorococcum, la cual es un género de algas azules unicelulares, que se caracteriza por su forma esférica o ligeramente ovalada. Al observar esta alga a una magnificación de 40x, se puede observar que las células tienen una forma en general esférica u ovaladas, por lo que, los cloroplastos suelen ser de color verde o pardos, debido a la presencia de pigmentos fotosinteticos, como la clorofila. Aunque en algunas especies, se pueden observar múltiples cloroplastos en el citoplasma de cada célula.
En cuanto al núcleo, generalmente se encuentra un núcleo que contiene el material genético de la alga en el centro de la misma. Cabe destacar que estas células al ser microscópicas generalmente varían en tamaño y su rango se mide en unas pocas micras.
Por consiguiente, la observación de características, como la forma esférica u ovalada de las células, los cloroplastos verdes o pardos y la presencia de un núcleo, es típica de Chlorococcum sp. aunque este género tiene varias especies por lo que es difícil inclinarse hacia uno a una observación de 40x.
DISCUSIÓN DE RESULTADOS
A partir de las observaciones, queda claro que hay una amplia variedad diversidad morfológica entre las muestras de algas, cianobacterias y euglenofitos. Por ejemplo, se observaron células esféricas u ovaladas en Chlorococcum sp., células cilíndricas en Geminella sp., células hexagonales organizadas en colonias en Pediastrum sp., y células alargadas dispuestas en filamentos en la Spirogyra sp. y diatomeas, con sus variedades de formas, y en el caso de los protistas flagelados fotosintéticos, que son muy diferentes a los anteriores esquemas. Reflejando así la variabilidad en la forma, que refleja la adaptación de estos organismos a diferentes “lugares” ecológicos.
Por otra parte, se observó una diferencia significativa entre las muestras que forman colonias, como Pediastrum y Geminella, y a aquellas compuestas por células individuales, como Chlorococcum, diatomeas o euglenofitas. En donde las colonias por lo general muestran una organización más estructurada y patrones de crecimiento específicos, al igual que la mayoría de las colonias compuestas, presentaron mucílago, por lo que se puede inferir que la mayoría de las células organizadas en colonias presentan mucílago.
En cuanto al movimiento, sin tener en cuenta las euglenas con su flagelo, se noto que muchas de las muestras eran inmóviles, como las colonias de Pediastrum y las células individuales de Chlorococcum. En contraste, se observó un movimiento lento y oscilatorio en Spirogyra o en la Diatomea con forma lunar, lo que puede ser una estrategia para maximizar la absorción de luz en la fotosíntesis, al igual que las euglenas, claro que con locomociones muy diferentes.
Las observaciones también permitieron identificar características específicas, como los cloroplastos en forma de espiral en la Spirogra, y los núcleos en el centro de las células y los cloroplastos, como en el caso de la Pediastrum. Donde cada estructura es única para cada grupo y ayudan en su identificación.
Se observó una variabilidad en la coloración, desde verde hasta azul verdoso, que se debe a la presencia de pigmentos fotosintéticos en las muestras. Característico de las algas y cianobacterias.
Cabe resaltar que las muestras variaron en tamaño, desde microscópicas hasta visibles a simple vista. Esta variación en el tamaño es importante en términos de su papel en el ecosistema acuático y su disponibilidad como fuente de alimento para otros organismos, pertenecientes a otros reinos.
CONCLUSIONES
Se identificó el alcance que alberga el ecosistema acuático, en cuanto a su diversidad de algas, cianobacterias y euglenofitos. Por lo que las diferencias en cuanto a la forma, tamaños y estructuras en las muestras recolectadas se dieron a conocer.
A partir de las observaciones, se aplicaron las técnicas adecuadas de sellado y montaje, utilizando gelatina y cubreobjetos, por lo que fue esencial para su posterior observación microscópica, garantizando la conservación de las muestras y facilitando su análisis detallado.
Se maximizó el conocimiento acerca de la clasificación taxonómica de los organismos, comenzando desde su género y especie, lo que se basó en la morfología, la organización, la presencia de estructuras específicas y sus tipos de locomoción.
Por último, la práctica contribuyó significativamente a la comprensión de la biodiversidad acuática y de la importancia de estas pequeñas formas de vida en los ecosistemas acuáticos. Además, la creación de material docente, servirá como futuro recurso para posteriores investigaciones y fines educativos.
REFERENCIAS:
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The Editors of Encyclopedia Britannica. (2016). Oscillatoria. En Encyclopedia Britannica.
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