Hábitats en un cuerpo de agua ¿Dónde viven las algas? · El registro fósil es bastante escaso...
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08/10/2015
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ºC
¿Dónde viven las algas?
Algas terrestres
Lago del Desierto, Santa Cruz, Argentina
Hábitats en un cuerpo de agua
Fracciones del fitoplancton
CategoríaTamaño
lineal(µm)
Biovolumen(µm3) Unicelulares Agregados
Picoplancton 0,2-2 4,2x10-3-4,2Bacterias
fotosintéticasCianobacterias
-
Nanoplancton 2-30 4,2-4,2x103CianobacteriasCriptomónadas
DiatomeasCianobacterias
Microplancton 20-2004,2x103-4,2x106 Dinoflagelados
DiatomeasClorofíceasDiatomeas
Macroplancton >200 >4,2x106 Unas pocas diatomeas Cianobacterias
Laguna Azul, Santa Cruz, Argentina
Clasificación trófica de lagos templados(modificado de Sigee, 2004).
Nivel tróficoUltraoligo- Oligo- Meso- Eu- Hipertrófico
Concentración de nutrientes (µgl−1)P Total (media anual) <4 4–10 10–35 35–100 >100
Ortofosfato <2 2–5 5–100 >100
NIDis <10 10–30 30–100 >100
Clorofila a (µgl−1) en aguas superficialesConcentración media <1 1–2.5 2.5–8 8–25 >25
Concentración máxima <2.5 2.5–8 8–25 25–75 >75
Volumen Total de algas planctónicas 0.12 0.4 0.6–1.5 2.5–5 >5
Secchi (m)Media anual >12 12–6 6–3 3–1.5 <1.5
Mínimo anual >6 >3.0 3–1.5 1.5–0.7 <0.7
Lago del Desierto, Santa Cruz, Argentina
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¿Por qué son buenos bioindicadores?
Especieindicadora
•Rango ecológico estrecho
•Respuesta rápida a los cambios ambientales
•Taxonomía bien definida
•Fácil identificación, con equipo no sofisticado
•Amplia distribución geográfica
Cumplen con los requisitos para ser consideradas como buenos indicadores
Lago del Desierto, Santa Cruz, Argentina
Algas como bioindicadores
Aportan información de dos tipos:
1) A largo plazo status quo 2) A corto plazo: cambio ambiental
Bloom intenso estival de Microcystis
Aumento en dominancia y biomasa de cianobacterias
En el contexto de cambio, los bioindicadores pueden servir como sistemas de alerta temprana que reflejan el estado de “salud” de un sistema acuático
Estado eutrofico pre-existente (alta concentración de nutrientes)
Eutroficación creciente (posiblemente antropogénica) Murray River, Australia
¿QUÉ INDICAN?
Ambientes actuales y pasados
• Contaminación
Reconstrucciones paleoambientales
•Pesticidas, metales pesados, hidrocarburos
• Aridización
• Acidificación
• Salinización
• Eutroficación •Agricultura y ganadería intensivas
•Cambio en el uso de la tierra
•Actividad industrial (lluvia ácida)
•Cambio en el uso de la tierra
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CYANOBACTERIA¿Dónde viven?
Son consideradas como “ubicuas”
Dentro y fuera del agua
Aguas termales (soportan hasta 70ºC pero viven a ±50ºC).
Ambientes con intensidades de luz tanto muy altas como muy bajas
• Pueden usar intensidades muy bajas de luz por lo quepueden prosperar a grandes profundidades perotambién resisten la alta iluminación
Qué características les permiten colonizar y sobrevivir en ambientes desfavorables para otros
grupos de organismos?
• Pueden controlar su posición en la columna de agua pormedio de aerotopos.
• Pueden formar esporas de resistencia (acinetas) parasobrevivir en condiciones desfavorables.
• La capacidad de fijar nitrógeno les permite vivir enambientes desfavorables para otras algas
• Forman parte del picoplancton (0,2-2µm), donde su tallareducida y su forma esférica hacen prácticamente nulala velocidad de caída
• Su alta relación superficie/volumen las hace máseficientes en la captación de nutrientes en ambientesoligotróficos.
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Cyanobacteria como bioindicadores
Como con cualquier otro grupo de algas, la presencia oausencia de una especie en particular puede ser unvalioso indicador del status ecológico de un cuerpo deagua
• Floraciones estivales decianobacterias coloniales
• Aumento de cianobacteriasunicelulares
alta concentración de nutrientes.
condiciones oligotróficas a mesotróficas.
• Las formas terrestres pueden formar biofilms quesoportan extremas desecaciones
• Son capaces de deslizarse sobre un substrato, por loque pueden alejarse de situaciones desfavorables oacercarse a fuentes de luz
DESVENTAJA COMO BIOINDICADORES
CHLOROPHYTA
¿Dónde viven?• En el plancton, desde agua dulce hasta marina, tanto
ambientes lóticos como lénticos
• Sobre tierra húmeda, plumas y pelos de animales acuáticos
• Sobre rocas (epilíticas)
• Sobre plantas u otras algas (epífitas)
• Endosimbiontes con amebas, por ejemplo
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En ambientes continentales Algas verdes como bioindicadoras
• Las preferencias de hábitat de las algas contemporáneas dan
información sobre las características físico-químicas del cuerpo
de agua
Ambientes actuales
• Las algas verdes laminares toleran la contaminación orgánica en
ambientes marinos costeros
• Las algas verdes filamentosas suelen dominar en ambientes bajo
stress antrópico (eutroficación, acidificación o contaminación por
metales pesados)
RHODOPHYTA
La mayoría de las especies son marinas
La mayoría de las de agua dulce vivenprincipalmente en arroyos y ríos
Muchas formas marinas puedenaclimatarse en lagos y otros ambientessalinos
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Uso como bioindicadores• Metales pesados:
Se compara lo acumulado en partes viejas con las partes más jóvenes y se puedeanalizar la evolución de la contaminación en un área determinada
•Gracilaria, Pterocladia, Gelidium, Gigartina, Porphyra.
• Eutroficación:
Algunas especies marinas (como Gracilaria edulis) responden a pulsos deaumento de nutrientes (aún los no detectables por las técnicas químicas derutina) modificando su contenido y composición de aminoácidos, el % de nitrógenoen los tejidos y la clorofila a (Journal of Phycology (2000) 36(4): 680-685)
EUGLENOPHYTA
Algunas especies toleran condiciones extremas desalinidad y de acidez.
Por ejemplo Euglena mutabilis puede crecer a pH1 y su óptimo es 3. Es típica de cuerpos de aguacontaminados por actividad minera.
Generalmente donde hay abundante materiaorgánica soluble o particulada.
Viven en todo tipo de ambiente acuáticoEuglenoideos como bioindicadores
• No son particularmente útiles comoindicadores ambientales en ambientesactuales
• La falta de estructuras calcificadas osilicificadas hace que no dejen un registrofósil
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DINOPHYTA ¿Dónde viven?
Son meroplanctónicos: pasan una parte de suciclo de vida en el plancton y otra parte en elbentos
La mayoría son marinos y hay unos pocosgéneros en aguas dulces
Los dos géneros más comunes en ambientesno marinos (Ceratium y Peridinium) viven enaguas con altas concentraciones de calcio(aguas duras) y bajos niveles de nutrientesinorgánicos (oligotróficas).
Dinoflagelados como bioindicadores
Como con cualquier otro grupo de algas, la presencia oausencia de una especie en particular puede ser unvalioso indicador del status ecológico de un cuerpo deagua
La cigota está protegida por una gruesa pared celular condinosporina, por lo que se preserva en los sedimentos yse utiliza como paleobioindicador, sobre todo enambientes marinos.
Triásico200-250 MA
Criptomónadas(=Cryptophyta)
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Criptomónadas como bioindicadores
•A pesar de que son comunes en condiciones oligo ymesotróficas, también pueden ocurrir en lagos eutróficos ytienen un valor limitado como bioindicadores
Las especies actuales no proveen un rango diagnóstico paradiferentes hábitats como pasa en otras algas
No dejan registro fósil OCHROPHYTA
CrisofíceasiNCLUYENDO • Chrysophyceae
• Synurophyceae
tienen en común la capacidad de formar quistes con paredesde sílice, como parte de su ciclo de vida
Crisofíceas como bioindicadoras
Aguas fuertemente ácidas (Dinobryon pediforme; Synurasphagnicola)
Aguas claras, ligeramente ácidas (Mallomonas hamata; Synura echinella)
Aguas alcalinas (Mallomonas puntifera, Synura uvella)
Condiciones alcalinas/salinas (Mallomonas tonsurata, M.tolerans)
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Crisofíceas como bioindicadores
A pesar de ser potencialmente útiles , raramente seincluyen en proyectos de monitoreo.
La razón principal es que las especies mejor estudiadasdesde el punto de vista ecológico (las que tienencubierta escamosa) requieren el uso del microscoioelectrónico para su identificación
Algunas especies tienen un rango de tolerancia estrechoen cuanto al pH y a la salinidad
Tradicionalmente se las utilizaba comoindicadores de condiciones oligotróficas pero seha descubierto que solo un par de especiesrealmente lo son.
Encontrar una gran diversidad de crisofíceas conbaja biomasa podría indicar condicioneseutróficas
XANTOPHYCEAE Utilidad como bioindicadoresLas distintas especies tienen requerimientos
diferentes que podrían servir como información sobrelas condiciones ambientales
Utilidad limitada porque nunca son muy abundantes
No dejan registro fósil
• Turberas ácidas• Aguas calcáreas• Aguas ricas en ácidos húmicos• Aguas ricas en materia orgánica• Aguas enriquecidas con nutrientes inogánicos• Ambientes salobres o marinos
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PHAEOPHYCEAE
Las de agua dulce son menos diversas que lasalgas no marinas
No han sido muy estudiadas y su ecología espoco conocida
Metales pesados (igual que en Rhodophyta)
Ej. Dictyota, Scytosiphon, Colpomenia, padina, Fucus,Ascophyllum, Macrocystis
El registro fósil es bastante escaso ya que no tienen partesduras ni forman esporas de resistencia.
Si no queda rastro de los pigmentos, son imposibles dediferenciar de otras algas ya que hay muchasconvergencias morfológicas entre las algas pardas, lasrojas y las verdes
Paleohalidrys superba, del Mioceno (25-5 MA) (Formación Monterey). Se parece a las actuales Cytoseiraceae
Selenastrum capricornutum
Análisis de cultivos de determinadasmicroalgas a las que se sometenconcentraciones crecientes del contaminantebajo estudio
Estudios ecotoxicológicos
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ÍNDICESSe comprobó que este índice daresultados diferentes según elcuerpo de agua
En principio, solo sirve paramonitorear el mismo ambiente
Índices de calidad del agua
importados vs.
nacionales
• Se aplica a diatomeas de ríos.• Deriva de una análisis exhaustivo de la literatura• Se basa en la ocurrencia de 20 especies comunes listadas de
acuerdo con su tolerancia a la contaminación orgánica
Índice de Palmer (Palmer, 1969)
De menor a mayor polución, incluye a
Fragilaria capucina → Achnanthes minutissima → Cocconeis placentula → Diatoma vulgare → Surirella ovata → Gomphonema parvulum → Synedra ulna→Nitzschia palea.
Limitaciones:Son especies con valor indicador determinado para el HN
Algunos de esos taxones ya no existen (cambiaron de género o se subdividieron)
Surirella ovataAchnanthes minutissima
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Modelo general de índice multiespecie
n
j=1
aj sj vj
aj vj
n
j=1
ÍNDICE =
Donde:
aj abundancia relativa de la especie j en la muestra
sj sensibilidad a la polución de la especie j
vj valor indicador de la especie j
n número de especies contadas en la muestra
Índice de Descy (Descy, 1979).Se usa frecuentemente
Los valores de sj varían de 1 a 5 y vj de 1 a 3 . El índice varía entre 1 y 5 y puede ser relacionado con la calidad del agua (Descy, 1979)
Índice TDI (trophic diatom index): Kelly and Whitton, 1995
Otros índices
Índice ISL (Index of saprobic load): Sladecek, 1986
Índice CEE : Descy and Coste, 1991
Índice IDAP : Prygiel et al., 1996
• Se usa para polución orgánica y nutrientes inorgánicos.
• Se basa en 44 géneros de diatomeas.
• Los valores varían entre 1 y 5 (aguas poluídas a no poluídas).
Índice GDI(generic diatom index): Coste and Ayphassorho, 1991
1) No se puede comparar con los resultados del mismo índice porque los géneros han cambiado en los últimos 20 años (fusiones y subdivisiones)
2) Los géneros de diatomeas no son tan buenos indicadores como las especies
Encontrar Nitzschia spp en un cuerpo de agua solo significa que allí vive Nitzschia spp. Ahora bien, encontrar Nitzschia palea es muy diferente de encontrar N. fonticola
Limitaciones
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Preferencias ecológicas según la calidad del agua dealgunas especies del género Nitzschia en sistemaspampeanos
Clase de calidad del
agua
Valorindicador
Ni. fonticola Grunow I 1Ni. nana (Grunow) I-II 1,25Ni. gracilis Hantzch I-II 1,5Ni. frustulum Kutzing I-II 1,75Ni. brevissima Grunow II 2Ni. filiformis ( W. M. Smith) Van Heurk I-III 2,25Ni. amphibia Grunow I-III 2,5Ni. linearis (Ag.) W.M. Smith II-III 2,5Ni. hungarica Grunow II-III 2,75Ni. microcephala Grunow III 3Ni. sigma (Kützing) W. M. Smith II-IV 3Ni. palea (Kützing) W. Smith II-IV 3,75Ni.umbonata (Ehr.) Lange-Bertalot III-IV 3,75
¿Ven por qué no sirve de gran cosa usar un índice genérico?
ÍNDICE DE DIATOMEAS PAMPEANAS (IDP)(Gómez & Licursi, 2001)
Clases de calidad de
aguaDBO5 NH4
+-N PO3-4- P
0 ≤3 ≤0,1 ≤0,05
I >3-8 >0,1-0,5 >0,05-0,1
II >8-15 >0,5-0,9 >0,1-0,5
III >15-25 >0,9-2 >0,5-1
IV >25 >2 >1
Caracterización de las clases de calidad del agua basadas en la concentración de amonio, ortofosfato y DBO5 (mg/L)
Donde:
Iidp j = valor específico del índice obtenido para la especie jFluctúa entre 0 y 4
Aj = abundancia relativa (%) de la especie j
n
j=1Iidp j Aj
Aj
n
j=1
ÍDP =
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Clase de calidad del
agua
Valor específicodel Iidp
Achnanthes hungarica II-III 2,5
Achn. lanceolata I-II 1,5
Achn.minutissima 0-I 1
Achn. exigua I 1
Achn. Inflata I-II 1,25
Actinocyclus normanii fa subsalsus I-III 2,5
Amphiprora alata II-III 2,5
Amphora coffeaeformis III-IV 3,75
Amp. libyca II-III 2,5
Amp. ovalis II-III 2,25
Amp. perpusilla I-II 1,75
Amp. veneta III-IV 3,5
Lemnicola
Planothidium
Achnanthidium
Diatomeas más frecuentes en el epipelon de ríos y arroyos pampeanos y sus preferencias ecológicas según la calidad del agua (Gómez & Licursi, 2001)
INFLUENCIA DEL VERTIDO DE UN BASURAL SOBRE LAS DIATOMEAS EPIPÉLICAS MÓVILES
DEL ARROYO MORALES. PROVINCIA DE BUENOS AIRES, ARGENTINA
Lattucca & Maidana (2000)
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Punto del Vertido
Aguas arriba(300 m)
Aguas abajo(1000 m)
Proporción de los grupos de especies en cuanto a su tolerancia a la contaminación
(Lange-Bertalot, 1979; Kobayasi & Mayama, 1982)
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AGUAS ARRIBA
VERTIDO
AGUAS ABAJO
IDP
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
3,00
3,50
4,00
AA1 AA2 AA3 V1 V2 V3 AB1 AB2 AB3
APLICACIÓN DEL ÍNDICE DE DIATOMEAS PAMPEANAS AL ESTUDIO DE LAS DIATOMEAS DEL
ARROYO MORALES
Comparando ambos métodos
AGUAS ARRIBA
VERTIDO
AGUAS ABAJO
IDP
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
3,00
3,50
4,00
AA1 AA2 AA3 V1 V2 V3 AB1 AB2 AB3
a) Se aplicaron caracterizacionesecológicas de ambientes europeos
b) No se conocía el valor indicador detodas las especies halladas