Micropaleontología 12.ppt

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Diatomeas (Bacillariophyceae)
DIATOMEAS
(Bacillariophyceae)
Oscar E. Romero
Instituto Andaluz de Cs de la Tierra
[email protected]
Introducción
DIATOMEAS (Bacillariophyceaa)
Griego
διά (dia) = “a través" + τέµνειν (temnein)
= “cortar", i.e., “cortado a la mitad")
Dominio:
Reino:
Phylum:
Clase:
Eukaryota
Chromalveolata
Heterokontophyta
Bacillariophyceae
Haeckel 1878
Biología
Biología de diatomeas
•
•
•
•
Organismos unicelulares
Diploides
Sin flagelos durante la fase vegetativa
Fotosintéticos
• Tamaño variable
• Frústulo: estructura silícea externa
• Sílice es un nutriente bio-limitante
• Distribución mundial
Planctónicas o/y bentónicas
Móviles o fijas a un sustrato
• Diatomeas puede vivir solas o formar colonias
Asterionella
Biología
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
Morfología de la valva
Frústulo: estructura
Eje apical
Frústulo
Epivalva
Epicíngulo
Bandas secundarias
Hipocíngulo
Hipovalva
Eje
transapical
Valva
Estria
Vista o plano valvar
Areola
Rafe
Valva
Estria
Areola
in
Sternum
(pseudorrafe)
ia
r
t
es
r
e
t
Frústulo: vista externa
ocí
ngu
lo
Hip
Epi
cín
g ul
o
Epivalva
Hipovalva
Vista o plano cingular
Morfología y simetría: dos grupos
Radial
Bilateral
CENTRALES
PENNALES
Según el eje apical
Vista valvar
Según ambos ejes
Patrón de estrías
Patrón de areolas
linear
radial
Morfología del ápice (Pennales)
Valva simétrica (según el eje apical)
Rafe
Valva asimétrica (según el eje apical)
Ciclo de vida:
Reproducción asexual y sexual
Cellular Cycle
Reproducción
a- Reproducción Asexual
a) Reorganización intracelular.
b) Expansión celular, duplicación de
todos los componentes celular.
c) División celular
d) Formación de nuevas valvas.
Vista o plano cingular
Reproducción
a- Reproducción asexual
1
célula parental
2
1
3
2
2
1
3
3
3
2
2
2
4
Las nuevas valvas son mas pequeñas dado que se formaron
dentro de la célula parental.
a- Reproducción asexual
• Disminución del tamaño de la valva.
valv
• El patrón de estrías y aréolas se
mantiene estable a través de las
generaciones.
Reproducción
Reproducción
b- Reproducción sexual
1 - recombinación genética.
2 - Re-establece el tamaño de las valvas.
Isogámica y anisogámica (oogámica):
1- Isogámica (Pennales): gametas idénticas
2n
Meiosis
2n
R!
Nuclear fusion
2n
2n
Auxospores (2n)
Reproducción
- Oogámica (Centrales): gametas flageladas y formación de oósfera
2
2n
2n
Meiosis
R!
Nuclear
fusion
2n
Auxospore
Perizonio
Esporas y
estadios de resistencia
Esporas y estadios de resistencia
Morfología de esporas
Diferente del estado vegetativo
Bien silicificadas.
Distinto grado de ornamentación.
Solo ocasionalmente con cíngulo bien desarrollado.
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.
Clasificación según su origen:
- exógenas,
- semi-endógenas y
- endógenas.
Esporas de resistencia de Chaetoceros
microscopía electrónica de barrido
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 distribución
Ecología
Metabolismo celular de bSi
Sílice biogénica (bSi) precipitado actualmente por
diatomeas
Producción global de bSi dominado por diatomeas en el
océano actual
Radiolarios
productores secundarios
contribuyentes secundarios
flujo no relacionado con producción primaria
Ecología
Promedio anual de concentración de
silicatos en la columna de agua océanica
Floraciones de primavera („Spring blooms“)
Surgencia costera
Divergencias ecuatoriales
Desembocaduras de rios
Floraciones en la banquisa de casquetes polares
Input de polvo eólico (atmosférico)
Ecología
Diatomeas y bioestratigrafía
Bioestratigrafía: rama de la estratigrafía que se
dedica a correlacionar y establecer edades relativas
a estratos por medio del uso del comunidades de
fósiles 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).
Taxonomía
Edad geológica
Céntricas
Jurásico
Arrafídeas
Cretácico
tardío
Rafídeas
Eoceno
Medio
Pennales
Birrafídeas
Monorrafídeas
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
•Enfriamiento progresivo de las zonas polares
Plioceno tardío.
•Circulación océanica mas vigorosa
EDAD
(Millones de años)
EDAD
(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).
Preparación de muestras
---Estudios bioestratigráficos y
paleoceanográficos
Preparación de muestras
Microscopía óptica
Conteo
Microscopía óptica
(cuantificación)
Areas sombreadas =
fragmentos de valvas
considerados como
„unidad“
Counting convention (after
Schrader & Gersonde, 1978).
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.
Estudios bioestratigráficos y paleoceanográficos
Sedimentos marinos
Testigos (cores)
Registran la evolución del clima
en la Tierra
Suministran información sobre
los ciclos biogeoquímicos
Testigo extraido frente a Namibia, Feb 2003, Exp Meteor 57/2
Opal (%)
0
Opalo biogénico y
diatomeas
Indicadores de la
migración de zonas
frontales en el
4
Diatom abundance
Carbonato de calcio
(cumulative percent)
8
0
0
0
1
1
2
2
3
3
4
4
5
5
6
6
7
7
8
8
9
9
10
10
50
100
0
(%)
20 40 60 80
2
Depth (m)
Atlántico Sur
4
Turbidita
6
W arm-water species
Cold-water species
Matas de diatomeas – sedimentos laminados ricos en diatomeas
Sedimentación rápida
Alta tasa de
sedimentación
Retardo de la
bioturbación
Estabiliza la
interfase sedimentoagua
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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