Vídeo resumen del proyecto

Vídeo resumen del proyecto.

INTRODUCCIÓN

La biodiversidad críptica, también llamada “escondida” u “oculta”, es la biodiversidad invisible, formada por todos aquellos organismos que debido a su pequeño (menores de 2 mm) son invisibles al ojo humano. Además, dentro de la biodiversidad críptica se incluyen las especies microscópicas inactivas o enquistadas. Este tipo de diversidad críptica se conoce como “banco de semillas”, ya que estos microorganismos enquistados o presentes en bajo número se encuentran “en espera” de las condiciones adecuadas para su crecimiento (Esteban, G. et al. 2011).

Los microorganismos constituyen la base de la mayoría de las cadenas tróficas y juegan un papel fundamental en el funcionamiento de todos los ecosistemas. A su vez, los “bancos de semillas” son los responsables de la rápida respuesta ante los cambios que ocurren en el ambiente.

Los principales grupos de microorganismos que conforman la biodiversidad críptica son: las bacterias, los protoctistas (ciliados, flagelados, rizópodos, algas y diatomeas), los nematodos, los rotíferos y los tardígrados u osos de agua.

En un Instituto de Educación Secundaria son muy diversos los ecosistemas que podemos encontrar: el suelo de los jardines, arriates o macetas, los charcos temporales que se forman después de haber llovido, los musgos que creen en las zonas de umbría de vallas y paredes, las fuentes del patio o incluyo el polvo o restos de suciedad presentes a lo largo del día en los pasillos y aulas del Centro. Todos estos ecosistemas presentan una rica biodiversidad de microorganismos oculta a nuestra vista.

El objetivo principal de este trabajo es descubrir, identificar e investigar la biodiversidad críptica presente en los diversos ecosistemas presentes en un Centro de Educación Secundaria como es el IES “Azuer” de Manzanares (Ciudad Real).

Este trabajo es totalmente original, ya que nunca antes se ha investigado directamente la biodiversidad críptica presente en un Centro de Secundaria.

Desde un punto de vista pedagógico el presente trabajo permite alcanzar muchos de los objetivos generales presentes en la programación del Centro y la mayoría de los presentes en la programación del Departamento de Biología y Geología, así como desarrollar prácticamente todas las competencias básicas. Además, las muestras obtenidas son un excelente material y recurso didáctico que puede ser empleado por los alumnos de diferentes niveles educativos y profesorados de otras áreas con el fin de realizar multitud de actividades prácticas, de indagación e investigación.

MATERIAL Y MÉTODOS

Los materiales empleados son los siguientes: cuatro microscopios ópticos, uno de ellos con cámara de vídeo, un ordenador, programas de edición y captura de vídeos (PowerDirector, Adobe premiere), portaobjetos, cubreobjetos, placas de Petri, pipetas Pasteur, chupones, botellas de plásticos, agua destilada, una pequeña espátula y granos de trigo.

Todas las muestras se obtuvieron en el Instituto de Educación Secundaria “Azuer” de Manzanares, Ciudad Real (España), con dirección postal 13200, Carretera de la Solana nº 77.

Las muestras analizadas han sido todas recogidas directamente con una pequeña espátula y colocadas en pequeñas placas Petri. Para su mantenimiento en el laboratorio únicamente se le añadía periódicamente agua destilada para que siempre estuvieses húmedas las muestras. La cantidad de agua variaba dependiendo de la muestra, ya que la finalidad era mantener la muestra “encharcada” pero no “inundada”, tal como se describe en (Finlay, et al. 2000).

Se han analizado un total de 12 muestras. Las primeras 8 muestras fueron de ensayo para practicar las técnicas a utilizar y la metodología a seguir (meses de noviembre y diciembre del 2014 y parte del curso pasado). Las 4 restantes han sido las muestras analizadas por un tiempo de unos dos meses (después de las vacaciones escolares de Navidad hasta la entrega del proyecto).

Las muestras analizadas han sido: (1) musgos de la valla del centro; (2) musgos situado en la parte de debajo de las paredes de la zona umbría del centro; (3) muestras de suelo del arriate de la entrada principal del instituto y (4) agua con restos de hojas procedente de un charco del patio anterior del centro que se formó debido a las lluvias de diciembre.

La observación de las muestras para la identificación de los diversos microorganismos se ha realizado con los microscopios ópticos y siempre con material vivo, ya que no se han realizado ningún tipo de tinciones o impregnaciones. El procedimiento ha sido el siguiente: (1) con la pipeta Pasteur se toma una pequeña cantidad del agua extraída de las placas Petri rotuladas con el nombre del alumno encargado de cada muestra; (2) una gota o dos de la muestra se vertían sobre un portaobjetos al que posteriormente colocamos encima un cubre objetos; (3) las muestra en vivo eran ahora observadas al microscopio, en primer lugar con el objetivo de menor aumento (x4) con el fin de enfocar correctamente, luego con (x10) y finalmente con el de (x40); (4) los alumnos se iban turnado para la utilización del microscopio que tenía la cámara de video y desde el ordenador portátil se han ido grabando las diversos especies de microorganismos encontrados (han sido muchos los problemas, ya que la cámara no tiene una buena resolución y por otra parte, es muy complicado grabar a los ciliados que se mueven muy rápido y en pocas ocasiones se quedan quietos, por lo que hay que tener mucha paciencia, algo no muy común en el alumnado).

Para la elaboración de los vídeos de presentación del proyecto y para la edición de algunos de los vídeos grabados con la cámara del microscopio se ha empleado el Adobe premiere y el PowerDirector. Para la generación de códigos QR se ha utilizado la siguiente página de internet: (http://www.codigos-qr.com/generador-de-codigos-qr/).

La bibliografía utilizada para la identificación de las especies ha sido: el Atlas de los microorganismos de agua dulce (vida en una gota de agua) (Streble y Krauter, 1987), las guías de Finlay et al. (1988), la guía amigable de ciliados de Foissner y Berger (1996), el libro de los colpódidos de Foissner (1993) y diversos artículos de investigación (ver bibliografía). Además, de la búsqueda de información en internet.

Todos los trabajos de recogida de muestras, observación microscópica, grabaciones de especies se han realizado en el tiempo de recreo escolar o bien asistiendo algunas tardes fuera del horario lectivo. Todos los alumnos implicados en el proyecto son voluntarios.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Se ha identificado un total de 52 microorganismos, la mayoría de ellos pertenecientes al grupo de los protoctistas (ver tabla 1). En muy pocas ocasiones hemos podido identificarlas a nivel de especie, en la mayoría de los casos hemos podido llegar hasta la categoría género y en otras ocasiones, únicamente al nivel de filum o tipo. La principal razón es que son necesarias diversas técnicas de impregnación o tinción para la correcta identificación de las especies y en el caso particular de las bacterias es necesario emplear todo un conjunto de técnicas bioquímicas y genéticas que se encuentran fuera de nuestro alcance. Además, ciertos grupos de organismos presentan una gran complejidad taxonómica que requiere de expertos en dichos grupos, como ha sido en nuestro caso con los nematodos, rotíferos y tardígrados.

Se han grabado un total de 210 vídeos con una duración variable de 10 segundos hasta 6 minutos. De total de vídeos grabados se han seleccionado 68 por su valor y representatividad. Todos ellos han sido subidos a un canal en YouTube para su posible visualización pública. El nombre del canal es “Azuer Diversidad Críptica” (https://www.youtube.com/channel/UCNqGJfz36Q1uZmbpw6lw3cA).

Con el fin de que este proyecto pueda servir de guía para futuros trabajos, tanto en el IES “Azuer” como en otros Centros de Educación Secundaria se ha realizado una descripción de cada una de las especies y grupos de microorganismos hasta ahora identificados (ver apartado de abajo). En la descripción de cada especie se dan detalles de su tamaño, su morfología, haciendo especial mención aquellos detalles más característicos o relevantes que nos permitan identificar el género o la especie, su alimentación y su hábitat. Además, hemos realizado un comentario sobre el vídeo del microorganismo filmado y hemos indicado en que muestra fue encontrado. Aquellas especies u organismos que no han podido ser grabados se les ha realizado un dibujo. Los microorganismos y especies descritas han sido los 52 identificados y son las que aparecen descritas en las distintas entradas de presente blog.

FLAGELADOS

En este grupo de microorganismo eucariotas hemos incluido a una gran diversidad de proctotistas que tienen en común la presencia de flagelos que utilizan para desplazarse. Entre los grupos incluidos podemos destacar los euglénidos con varios representantes observados como son el género Euglena o Peranema, los criptofitos como Chilomonas o los clorofitos como Polytomella.

Anisonema sp.

Flagelado euglénido incoloro, de forma ovoide y tamaño de 15-60 μm. Presenta dos flagelos, ambos salen del fondo del sáculo, uno de ellos dirigido hacia adelante o emergente y el otro hacia atrás o recurrente (como si lo arrastrara). El flagelo anterior es de igual longitud que el cuerpo y el otro de doble longitud y más grueso. Presenta un surco ventral que conduce hacia la citofaringe. Es fagotrofa con alimentación heterótrofa o saprofítica. Lo podemos encontrar en aguas estancadas.

Comentario de la muestra y el vídeo: Fue encontrado en las muestras de musgo de la pared y se filmó depredando a un pequeño ciliado del género Colpoda sp.

Chilomonas sp.

Es un flagelado criptomonadino incoloro de pequeño tamaño (20-50 μm). Presenta dos flagelos que surgen de una invaginación profunda en su parte anterior. Uno de esos flagelos se curvar hacia atrás. En su citoplasma se suelen encontrar gran número de gránulos de almidón que al microscopio se observan brillantes. Es heterótrofo y suele ser muy común en aguas estancas.

Comentario de la muestra y el vídeo: Se observó en la muestra procedente del charco.

Distigma sp.

Flagelado euglénido incoloro, con la parte posterior alargada terminada en punta. Su tamaño oscila entre 40 y 120 μm. Presenta dos flagelos de igual grosos pero distinta longitud que emergen del sáculo apical. Su película es flexible permitiendo el flujo o actividad peristáltica del citoplasma dando lugar a movimientos de metabolia o euglénido. Es heterótrofo y muy frecuente en aguas estancadas especialmente en turberas.

Comentario de la muestra y el vídeo: Se identificó en la muestra procedente del charco y en un número muy numeroso, además, se observaba muy bien los movimientos de metabolia.

Euglena sp.

Es un flagelado de color verde con numerosos cloroplastos. Su tamaño va de los 30 a 150 μm. Presenta dos flagelos uno de los cuales es emergente y el otro no, que tienen sus salidas en una invaginación anterior (sáculo), denominada reservorio. Presenta una mancha ocular o estigma situada al lado del reservorio. Su película es flexible permitiendo el movimiento de metabolia. Las especies con cloroplastos son fotoauxotrofas, ya que necesitan determinados compuestos orgánicos para su crecimiento, como es la vitamina b12. Cuando las condiciones son adversas, algunos euglénidos pueden desprenderse de sus flagelos y permanecer en un estado de palmela.

Comentario de la muestra y el vídeo: En nuestro estudio se localizó en una de las muestras de musgo de la pared asociada a numerosas bacterias espirilos. En ella se puede observar la macha ocular de color rojo cerca del reservorio y los cloroplastos de color verde intenso.

Monas sp.

Son flagelados crysomonadinos sin plastos de muy pequeño tamaño entre 5 y 10 μm. Tienen forma esférica con dos flagelos uno más largo que otro que sale de su parte apical. Son heterótrofos y frecuentes en aguas estancadas en descomposición con restos vegetales en desintegración.

Comentario de la muestra y el vídeo: Se ha observado este flagelado en todas las muestras, aunque debido a su difícil identificación por su pequeño tamaño, puede ser confundido fácilmente con otros crysomonadinos o zooflagelados.

Peranema sp.

Flagelado euglénido incoloro con forma alargada. Su tamaño varía entre 20 a 70 μm. Presenta dos flagelos uno de ellos recurrente y difícil de observar y el otro es largo y rígidamente extendido hacia delante y que únicamente la punta del flagelo serpentea de un lado a otro. Su película es flexible y por tanto puede cambiar considerablemente de forma sobre todo cuando se alimenta. Es fagotrófico, capaz de ingerir otros protozoos. Es muy frecuenta es aguas estancadas.

Comentario de la muestra y el vídeo: Se observó en las muestras del charco y se puede distinguir por su característico movimiento y su rígido flagelo anterior que hace ondular únicamente su punta.

Polytomella sp.

Es un flagelado perteneciente al grupo de las clorofitas o algas verdes. Su tamaño es de 12 a 20 μm. Tiene forma de ovoide a piriforme con la parte posterior a menudo terminada en punta. Presenta cuatro flagelos de igual longitud dirigidos hacia delante del cuerpo que surgen de una pequeña proyección en su parte anterior. Pueden o no presentar mancha ocular. Se puede confundir fácilmente con el género Carteria sp. Es heterótrofo y es abundante en lugares donde exista vegetación en descomposición.

Comentario de la muestra y el vídeo: Se observó en una muestra de musgo procedente de la valla.

CILIADOS

Son protoctistas que se caracterizan por: (1) tener en algún momento de su ciclo de vida cilios, (2) ser heterótrofos, es decir se alimentan de otros organismos o de materia orgánica, (3) presentar dos tipos de núcleos: el macronúcleo y el micronúcleo, (4) desplazarse mediante cilios. Es un grupo con una enorme diversidad de formas; la mayoría son móviles, aunque algunos son sésiles, como ocurre con los peritricos y suctores. Suelen ser de vida libre, pero algunos de ellos son parásitos o comensales, como ocurre con los ciliados presentes en la panza de algunos rumiantes. Su reproducción, normalmente es asexual por medio de división transversal. Su reproducción sexual es por medio del intercambio de los micronúcleos, por un proceso conocido con el nombre de conjungación. Se estima que existen unas 3000 especies de vida libre, que pueden encontrarse en prácticamente todo los hábitats acuáticos, también en el suelo, en los musgos e incluso en ambientes carentes de oxígeno, como ocurre con el género Metopus, esto es posible gracias a la presencia en su interior de unos endosimbiontes procariotas. Se alimentan principalmente de bacterias y de otros protoctistas, son por tanto fundamentales en las cadenas tróficas de los ecosistemas acuáticos y terrestres. Son de gran importancia, en los procesos de depuración del agua residual y han sido objeto de números experimentos de laboratorio que han permitido establecer importantes principios ecológicos, como el de la exclusión competitiva.

Blepharisma hyalinum

Tamaño en vivo de 43-130 x 20-40 μm. Tiene forma alargada con los extremos terminados en punta. El peristoma o “boca” se localiza en el borde izquierdo, el cual está torcido a la derecha hacia el extremo posterior y conectado con el embudo oral por una serie de membranelas (ZAM). La ciliación está formada por 11-18 hileras de cilios (cinetias) longitudinales. La vacuola contráctil se localiza en la parte posterior terminal. Presentan gránulos incoloros o de un ligero color rosa. Su movimiento de natación es lento por rotación a los largo del eje de su cuerpo. Se alimenta de bacterias y flagelados. Es frecuente en muestras de suelo y musgo.

Comentario de la muestra y el vídeo: Se identificó en las muestras de musgo de la pared y presenta un color rosa claro.

Chilodonella uncinata

Tamaño en vivo 25-70 x 20-35 um. Forma del cuerpo oval a reniforme, aplanada por el lado ventral (por donde se desliza) y con varias filas de cilios. En su lado dorsal es plana en su parte anterior en la que lleva una pequeña fila de cilios mientras que la posterior es abombada lo que le da en conjunto una forma de “gorra con visera”. Presenta un citostoma o boca con citofaringe en forma de canasta oral. Posee dos vacuolas contráctiles una anterior y otra posterior dispuestas diagonalmente. Se alimenta de bacterias y pequeñas algas. Es frecuente en aguas estancadas.

Comentario de la muestra y el vídeo: Se encontró en la muestras de musgo de la pared es fácil de distinguir por su forma de gorra con visera, aunque es conveniente realizar impregnación con plata para distinguir claramente de la especies que se trata.

Colpoda cucullus

Tamaño en vivo de 40-120 μm, pero normalmente de 60-80 x 40-60 μm. Con forma de riñón, la abertura oral semicircular que divide al ciliado en dos partes iguales. La ciliación es uniforme y completa dispuestas en filas espirales. La vacuola contráctil se localizada al final del extremo posterior. Citoplasma de color amarillo marrón, generalmente con numerosas vacuolas llenas de bacterias. Su división sucede en quistes de reproducción, normalmente con cuatro células, raramente con dos. También posee quistes de resistencias. Se alimenta de bacterias y vive en aguas ricas en restos vegetales en descomposición, en el suelo y los musgos. Especie muy común.

Comentario de la muestra y el vídeo: Se identificó en las muestras de musgo de la pared y valla. Se grabaron los quistes de reproducción en esta ocasión dos, algo no habitual ya que lo normal son cuatro.

Colpoda inflata

Tamaño en vivo 35-90 μm, pero generalmente de 40-60 x 30-50 μm. Su forma es muy característica, como su fuera una letra “L”. Su ciliación es uniforme con 20 a 25 filas de cilios ligeramente espiralizadas. La contráctil vacuola en la parte media a posterior de extremo posterior. Forma quistes de resistencia y de reproducción. Se alimenta de bacterias y se encuentra en aguas ricas en restos vegetales en descomposición, en el suelo y los musgos. Es una especie muy común.

Comentario de la muestra y el vídeo: Se encontró en las muestras de musgo y del arriate. Fácil distinguir en ocasiones por su forma en “L”.

Colpoda maupasi

Tamaño en vivo 35-80 x 20-50 μm, aunque normalmente 60 x 30 μm. Su cuerpo tiene forma más o menos de riñón. En la parte anterior presente una serie de hendiduras muy características. Su ciliación es uniforme con 15 a 18 filias de cilios en espiral. Vacuola contráctil en la parte final del extremo posterior. Forma quistes de resistencia y de reproducción. Se alimenta de bacterias y se encuentra en suelo y musgos. Especie común.

Comentario de la muestra y el vídeo: Se localizó en la muestras del arriate. Se identificó por su forma y las hendiduras en su parte anterior.

Colpoda steinii

Tamaño en vivo de 10-60 μm, normalmente 20-40 x 15-30. Es uno de los cólpodas más pequeños. Tiene forma reniforme en visión lateral. El aparato oral localizado en el tercio anterior, donde podemos observar una especie de “lengua”, que en realidad se trata de un conjunto de cilios largos. Ciliación uniforme con unas 12 filas de cilios y con dos largos cilios caudales, difíciles de ver. Vacuola contráctil en extremo final posterior. Forma quistes de resistencia y de reproducción. Se alimenta de bacterias y se encuentra en la mayoría de los suelos y en algunos musgos. Especie común.

Comentario de la muestra y el vídeo: Se identificó en las muestras de musgo y el arriate. Se reconoció por su forma reniforme y para diferenciarlo de otras especies de Colpoda se observó los cilios en forma de “lengua” que salen de su aparato bucal.

Colpódido sp.

Tiene forma reniforme, lo que parece pertenecer al género Colpoda. Sin embargo, su aparato oral parece diferente al típico Colpoda. En este caso para su correcta identificación es necesario el empleo de técnicas de impregnación argéntica, para poder revelar la infraciliación oral, ya que con el microscopio óptico no hemos podido observarla.

Comentario de la muestra y el vídeo: Se ha identificado en las muestras de musgo de la pared. Se han grabado su morfología y movimientos.

Cyclidium muscicola

Tamaño en vivo de 14-20 x 9-13 μm. Su forma es ovoide, con el extremo anterior sin ciliación y liso y en la parte posterior con un cilio caudal. Su aparato oral se encuentra en la parte anterior del cuerpo con una membrana paroral muy patente. Su ciliación es completa y uniforme, compuesta por 9-13 cinetias longitudinales. La vacuola contráctil es subterminal. Se mueve bruscamente “a saltos” y de forma muy rápida, aunque por periodos cortos de tiempo se para para extender sus cilios y ancha membrana paroral que generan un remolino para capturar las bacterias de las que se alimenta. Es especies muy frecuente en musgos y suelo. Es muy difícil de diferenciar de otras especies de Cyclidium.

Comentario de la muestra y el vídeo: Se localizó en ambas muestras de musgo. Se identificó por su larga membrana paroral y su característico movimiento a “saltos”.