12. diatomeas

Diatomeas (Bacillariophyceae)
DIATOMEASDIATOMEAS
(Bacillariophyceae)(Bacillariophyceae)
Oscar E. Romero
Instituto Andaluz de Cs de la Tierra
oromero@ugr.es

DIATOMEASDIATOMEAS ((BacillariophyceaaBacillariophyceaa))
Bacillariophyceae
Haeckel 1878
Clase:
Heterokontophyta
Phylum:
Chromalveolata
Reino:
Eukaryota
Dominio:
Griego
διά (dia) = “a través" + τέµνειν (temnein)
= “cortar", i.e., “cortado a la mitad")
IntroducciónIntroducción

•• Organismos unicelularesOrganismos unicelulares
•• DiploidesDiploides
•• Sin flagelos durante la fase vegetativaSin flagelos durante la fase vegetativa
•• FotosintéticosFotosintéticos
•• Tamaño variableTamaño variable
•• Frústulo: estructura silícea externaFrústulo: estructura silícea externa
•• Sílice es un nutrienteSílice es un nutriente biobio--limitantelimitante
Biología de diatomeas
•• Distribución mundialDistribución mundial
Planctónicas o/y bentónicasPlanctónicas o/y bentónicas
Móviles o fijas a un sustratoMóviles o fijas a un sustrato
• Diatomeas puede vivir solas o formar coloniasDiatomeas puede vivir solas o formar colonias
AsterionellaAsterionella
BiologíaBiología

Nivel de organización: eucariota, unicelular, colonias
Cloroplastos: lamelas con tres tilacoides,
y cuatro membranas alrededor del cloroplasto
Pigmentos: Clorofilas a y c, betacarotono,
fucoxantina, diatoxantina, y
diadinoxantina
Mitocondria: tipo tubular
Productos de almacenamiento: crisolaminarina y aceite
Reproducción: céntricas (oogamia)
pennadas (isogamia morfológica,
anisogamia fisiológica)
Auxosporas y esporas de resistencia
BiologíaBiología

Frústulo:Frústulo: estructuraestructura
Bandas secundariasBandas secundarias
HipocínguloHipocíngulo
HipovalvaHipovalva
EpivalvaEpivalva
Eje apical
Eje
transapical
EpicínguloEpicíngulo
FrústuloFrústulo
Morfología de la valvaMorfología de la valva

ValvaValva
Vista o plano valvar
Rafe
Estria
Areola

ValvaValva
Vista o plano valvar
Estria
Areola
interestria
Sternum
(pseudorrafe)

Frústulo: vista externaFrústulo: vista externa
Epicíngulo
Epicíngulo
Hipocíngulo
Hipovalva
Epivalva
Vista o plano valvar Vista o plano cingular

Morfología y simetría: dos gruposMorfología y simetría: dos grupos
RadialRadial
CENTRALESCENTRALES PENNALESPENNALES
BilateralBilateral

Diatomeas (Bacillariophyceae) Morfología de la valvaMorfología de la valva
Vista valvar
SegúnelejeapicalSegúnambosejes

Patrón de estríasPatrón de estrías

Patrón de areolasPatrón de areolas
linearlinear radialradial

Morfología del ápice (Morfología del ápice (PennalesPennales))
Rafe
Valva asimétrica (según el eje apical)
Valva simétrica (según el eje apical)

Ciclo de vida:Ciclo de vida:
Reproducción asexual y sexualReproducción asexual y sexual

Cellular Cycle
aa-- Reproducción AsexualReproducción Asexual
a) Reorganización intracelular.a) Reorganización intracelular.
b) Expansión celular, duplicación deb) Expansión celular, duplicación de
todos los componentes celular.todos los componentes celular.
c) División celularc) División celular
d) Formación de nuevas valvas.d) Formación de nuevas valvas.
ReproducciónReproducción
Vista o plano cingular

1
2
1
2 2
3
1
2 2
3
2
3
4
3
aa-- Reproducción asexualReproducción asexual
Las nuevas valvas son mas pequeñas dado que se formaronLas nuevas valvas son mas pequeñas dado que se formaron
dentro de la céluladentro de la célula parentalparental..
célula parental

•• Disminución del tamaño de la valvDisminución del tamaño de la valva.
• El patrón de estrías y aréolas se
mantiene estable a través de las
generaciones.
aa-- Reproducción asexualReproducción asexual

bb-- Reproducción sexualReproducción sexual
IsogámicaIsogámica yy anisogámicaanisogámica ((oogámicaoogámica):):
11-- IsogámicaIsogámica ((PennalesPennales):): gametasgametas idénticasidénticas
22 -- ReRe--establece el tamaño de las valvas.establece el tamaño de las valvas.
11 -- recombinación genética.recombinación genética.
2n
2n
Nuclear fusion
2n
2n
Auxospores (2n)(2n)
Meiosis
R!

22-- OogámicaOogámica (Centrales):(Centrales): gametasgametas flageladas y formación deflageladas y formación de oósferaoósfera
2n
2n
MeiosisMeiosis
R!R!
NuclearNuclear
fusionfusion
2n
Auxospore
Perizonio

Esporas yEsporas y
estadios de resistenciaestadios de resistencia

Diatomeas (Bacillariophyceae) Esporas y estadios de resistenciaEsporas y estadios de resistencia
Morfología de esporas
Bien silicificadas.
Distinto grado de ornamentación.
Solo ocasionalmente con cíngulo bien desarrollado.
Diferente del estado vegetativo
Esporas de resistencia de Chaetoceros – microscopía electrónica de barrido

Esporas
Se forman por mitosis.
Una célula vegetativa una, dos o cuatro esporas.
Esporas son ricas en productos de almacenamiento (aceites)
Incapaces de germinar sin temperaturas bajas.
Pueden sobrevivir hasta 3 años.
Esporas de resistencia de Chaetoceros
microscopía electrónica de barrido
Clasificación según su origen:
- exógenas,
- semi-endógenas y
- endógenas.

Esporas: factores que determinan su formación
Disponibilidad de nutrientes (N, P, Fe, Si).
Temperatura.
Intensidad de luz.
pH.
Esporas de resistencia de Chaetoceros
microscopía electrónica de barrido

Ecología y distribuciónEcología y distribución

Metabolismo celular de bSi
Sílice biogénica (bSi) precipitado actualmente por
diatomeasdiatomeas
Producción global de bSi dominado por diatomeas en el
océano actual
RadiolariosRadiolarios
productoresproductores secundariossecundarios
contribuyentes secundarios
flujo no relacionado con producción primaria
EcologíaEcología

Promedio anual de concentración de
silicatos en la columna de agua océanica
EcologíaEcología

Floraciones de primavera („Spring blooms“)
Surgencia costera
Divergencias ecuatoriales
Desembocaduras de rios
Input de polvo eólico (atmosférico)
Floraciones en la banquisa de casquetes polares
EcologíaEcología

Diatomeas y bioestratigrafíaDiatomeas y bioestratigrafía
Bioestratigrafía:Bioestratigrafía: rama de la estratigrafía que serama de la estratigrafía que se
dedica a correlacionar y establecer edades relativasdedica a correlacionar y establecer edades relativas
a estratos por medio del uso del comunidades dea estratos por medio del uso del comunidades de
fósiles preservadosfósiles preservados

Record fosil de diatomeas bien conocido Frústulos silíceos en
sedimentos marinos y no-marinos (lacustres).
Bioestratigrafía de diatomeas:
- Se basa en el origen y la extinción, temporalmente conocidos, de
taxones (especies) particulares.
- Bien desarrollado y mejor aplicable en sistemas marinos.
- La “duración” de las especies ha sido documentado a través del
estudio de testigos de sedimentos obtenidos en el fondo de los
océanos y de secuencias sedimentarias expuestas en los continentes.
- En las áreas donde las biozonas de diatomeas son bien conocidas y
estan bien calibradas con escalas temporales (polaridad geomagnétic,
curvas de isótopos, e.g., Océano Sur, Pacífico Norte, Pacífico
ecuatorial), la resolución de la edad basada en diatomeas puede ser
<100,000 años (resolución típica de la edad dada por diatomeas del
Cenozoico es de varios de cientos de miles de años).

Jurásico
Eoceno
Medio
Cretácico
tardío
Taxonomía
Céntricas
Rafídeas
Arrafídeas
Monorrafídeas
Birrafídeas
Edad geológica
Pennales

El registro de diatomeas del Cretácico es mas bien limitado.
El evento de extinción del Cretácico-Terciario (65,5 Ma), que afectó de
manera dramática los organismos marinos calcáreos, parece haber tenido poco
impacto en la evolución de diatomeas.
Aunque no se han observado extinciones en mas de diatomeas marinas durante
el Cenozoico, épocas de cambio evolutivo “rápido” en la comunidad de diatomeas
marinas ocurrieron durante:
Paleoceno-Eoceno,
Eoceno-Oligoceno,
Mioceno medio, y
Plioceno tardío.
••Enfriamiento progresivo de las zonas polaresEnfriamiento progresivo de las zonas polares
••CirculaciónCirculación océanicaocéanica mas vigorosamas vigorosa

Diatomeas (Bacillariophyceae) Diatomeas y bioestratigrafíaDiatomeas y bioestratigrafía
E D A D
(Millones de años)

Correlación de las zonas de diatomeas del Miocene temprano en el Pacífico ecuatorial con las zonas de
diatomeas del Océano Sur (1, Harwood & Maruyama, 1992) y las del Pacífico Norte (2, Yanagisawa &
Akiba, 1998).
EDAD
(Millonesdeaños)

Preparación de muestrasPreparación de muestras
--------
EstudiosEstudios bioestratigráficosbioestratigráficos yy
paleoceanográficospaleoceanográficos

Diatomeas (Bacillariophyceae) Preparación de muestrasPreparación de muestras

Diatomeas (Bacillariophyceae) Microscopía ópticaMicroscopía óptica

Conteo (cuantificación)
Counting convention (after
Schrader & Gersonde, 1978).
Areas sombreadas =
fragmentos de valvas
considerados como
„unidad“
Microscopía ópticaMicroscopía óptica

Paleoceanografía: estudio de la historia de los océanos
durante el pasado geológico considerando la circulación,
química, biología, geología y patrones de sedimentación.
Paleoclimatología: estudio de cambio climático siguiendo la
escala de la historia completa de la Tierra.

Testigos (cores)
Registran la evolución del clima
en la Tierra
Testigo extraido frente a Namibia, Feb 2003, Exp Meteor 57/2
Suministran información sobre
los ciclos biogeoquímicos
Sedimentos marinos
EstudiosEstudios bioestratigráficosbioestratigráficos y paleoceanográficosy paleoceanográficos

Opalo biogénico y
diatomeas
Indicadores de la
migración de zonas
frontales en el
Atlántico Sur
0 4 8
Opal (%)
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
Depth(m)
0 50 100
Diatom abundance
(cumulative percent)
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
Warm-water species
Cold-water species
0 20 40 60 80
Carbonato de calcio
(%)
2
4
6
Turbidita

Matas de diatomeas – sedimentos laminados ricos en diatomeas
Sedimentación rápida
Alta tasa de
sedimentación
Retardo de la
bioturbación
Estabiliza la
interfase sedimento-
agua
Rápida saturación
del agua intersticial

Diatomita (tierra de diatomeas, tierra
diatomítica,diatomita, diahydro, kieselguhr, kieselgur,
marcas cp,p Celatom o celita)
Restos fosilizados de diatomeas.
Roca sedimentaria liviana que se deshace
fácilmente en forma de un polvo blanco, tamaño de
partícula desde menos de 1 a mas de 100 micrones
(promedio = 2 a 10 micrones).
Muy liviana, debido a su alta porosidad.
Típica composición química 86% sílice, 5% sodio,
3% magnesio y 2% hierro.
Usos: filtración, medio abrasivo, absorbente de
líquidos, componente de dinamita, aislante térmico.

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