« tornar


 

« tornar


Plàncton a l'aula

Núria Bielsa Vilardaga
Josep Marlés Tortosa

Escola Frederic Mistral/Tècnic Eulàlia(Departament de Biologia – Fundació Collserola)

L’estudi del plàncton i especialment del zooplàncton constitueix un recurs que cal tenir en compte a l’hora de dissenyar experiències pràctiques en ciències experimentals, però com es pot recollir zooplàncton de manera fàcil i eficient?

1. Introducció

El plàncton està constituït pels organismes que viuen en suspensió als ecosistemes aquàtics d’aigua dolça i d’aigua salada. Són organismes que van a la deriva i són transportats pels corrents.  Els organismes planctònics són molt variats i pertanyen a regnes diversos, moneres, protists i animals, gairebé tots de mida microscòpica.

La diversitat del plàncton en tots els ecosistemes aquàtics sol ser notable i, per tant, no descobrim res de nou afirmant que l’estudi dels organismes planctònics pot ser un recurs didàctic interessant per aplicar a les aules de primària i secundària. Per altra banda, el fet que la majoria dels organismes que constitueixen el plàncton siguin invisibles a ull nu és considerat com un al·licient pels estudiants ja que, per estudiar aquests organismes, es necessita generalment una lupa i/o un microscopi. Un estudiant que es disposa a observar una gota d’aigua al microscopi, d’entrada, està intrigat i es pregunta què hi podrà veure en aquella petita mostra d’aigua; aquesta motivació inicial és important des del punt de vista didàctic.

Si la mostra està ben seleccionada i ben preparada, l’observació amb els aparells d’augment constitueix un espectacle fantàstic i, a partir d’aquí, les possibilitats de treball a l’aula són moltes. Ara bé, si la mostra ha estat recollida de manera incorrecta i no conté plàncton en la concentració suficient, l’observació condueix indefectiblement a la desil·lusió dels estudiants.

El que pretenem amb aquest article és mostrar com es poden obtenir mostres de plàncton, d’aigua de mar o d’aigua dolça, que continguin concentracions suficients d’organismes i que puguin ser d’utilitat per a la realització d’observacions engrescadores al laboratori de l’escola, a l’aula, o fins i tot a casa si escau. No pretenem descriure pas totes les tècniques de recollida de plàncton sinó únicament aquelles que són fàcils d’aplicar i que hem comprovat personalment que gairebé sempre funcionen; bàsicament són dues: les xarxes de plàncton i les trampes de llum. Descriurem també una tercera tècnica que permet estudiar els petits organismes que viuen associats a les estructures tal·lofítiques de les algues marines; en aquest cas no és plàncton pròpiament dit el que podran observar els estudiants, sinó petits organismes epibionts que conformen unes comunitats molt interessants.

Aquesta és, per tant, una comunicació on aportem la nostra experiència basada en activitats que hem replicat moltes vegades amb la finalitat d’obtenir mostres correctament recollides d’organismes planctònics o epibionts associats a algues marines.

2. Metodologia per a l’obtenció de mostres

Tal i com s’ha indicat a la introducció, hi ha tècniques de recol·lecció de plàncton que hem comprovat que es poden dur a terme de manera fàcil pels alumnes de secundària i entenem que estan també a l’abast d’estudiants de primària. En qualsevol cas, considerem que totes les activitats que descriurem a continuació han d’estar sempre supervisades pel professorat corresponent.

Les tècniques que a nosaltres ens han donat bon resultat són: Les trampes de llum, les xarxes de plàncton clàssiques i la recol·lecció d’algues marines de la zona intermareal per a l’estudi i observació d’organismes epibionts.

2.1. Fabricació i ús de trampes de llum

Aquesta és la tècnica que nosaltres hem utilitzat de manera preferent, ja que no implica una despesa elevada de material, és d’una gran efectivitat tant a mar com als ecosistemes d’aigua dolça i resulta senzilla d’aplicar.

Una trampa de llum és un estri de fabricació pròpia reutilitzant ampolles d’aigua comercial. Els organismes entren fàcilment a la trampa, però els resulta difícil sortir-ne i, per tant, es concentren al seu interior. Després de filtrar l’aigua es poden observar vius i, un cop observats, es poden fixar i guardar les mostres per si convé mirar-les més endavant. A nivell d’estudiants de secundària la fixació es pot fer perfectament amb alcohol al 70% i no recomanem utilitzar el formol al 5%, ja que el formaldehid és una substància tòxica que només poden manipular els professors.

Per confeccionar una trampa de llum es talla una ampolla d’aigua tal com mostren les imatges. La part de dalt la girem i l’entrem a la part de baix de manera que fa la forma d’un embut. Aquest embut és el que permet l’entrada fàcil dels organismes i fa que la sortida els sigui més difícil.



 


Il·lustració 1. Ampolles d’aigua comercial del 1’5 litres.

Il·lustració 2. Ampolles amb la part superior invertida en forma d’embut

Es folra tota l’ampolla menys la base amb paper d’alumini per tal que, en posar llum al seu interior, la llum només es vegi per l’obertura i no pels costats.

Il·lustració 3.Ampolla folrada amb paper d’alumini i recobriment de cinta adhesiva

S’enganxa un pot de plàstic transparent i de tancament hermètic a la base de l’ampolla, just a la superfície que no està folrada amb paper d’alumini. A dins d’aquest pot de plàstic hi anirà la llanterna que il·luminarà la trampa.



 





 

Il·lustració 4. Posició del recipient exterior que, al seu torn, contindrà un recipient més petit amb la llanterna.


Il·lustració 5. Amb cinta adhesiva es pot unir l’ampolla al recipient exterior.

S’agafa un pot més petit, també de plàstic transparent, s’hi posa una llanterna a dins i es tanca hermèticament. Es posa aquest pot petit dins del pot gran, enganxat prèviament a la base de l’ampolla, i el tanquem també hermèticament. Els pots solen dur un tap hermètic, però s’hi pot afegir una capa de parafilm per assegurar-ne l’estanquitat.  Així, quan mirem per l’obertura de la trampa, veurem una llum que ve des de l’altre extrem de l’ampolla, on hi ha el pot amb la llanterna perfectament protegida de l’aigua.



Il·lustració 6. La llanterna es col·loca en un segon recipient més petit.


Per tal que les ampolles s’enfonsin cal posar-hi pes que actuï de llast,  ja que els pots enganxats a la base de l’ampolla (on hi ha la llanterna) estan plens d’aire i això impedeix que la trampa s’enfonsi a l’aigua. Es pot omplir l’espai que sobra de cada pot (del gran i del petit) amb puntes o claus de ferro, que actuen de llast. És important omplir les ampolles d’aigua abans d’enfonsar les trampes, ja que així s’enfonsen fàcilment.

Il·lustració7. Els pots s’han d’omplir amb material pesant a manera de llast.

Es lliga un dels extrems d’una corda prima a un costat de l’ampolla i l’altre extrem de la corda al costat oposat de l’ampolla. Així la trampa queda ben subjectada a l’hora d’enfonsar-la a l’aigua.

Il·lustració 8. La trampa cal subjectar-la bé, amb una corda fermament adherida.

Finalment, es posa una reixa a la boca de l’embut perquè no hi puguin entrar organismes gaire grans, ja que podrien menjar-se el plàncton recollit.

Il·lustració 9. Muntatge final de la trampa.

Durant la nit, els organismes planctònics de l’aigua ho veuran tot fosc menys la llanterna i entraran a través de la reixa en direcció a l’embut  que hi ha a la boca de la trampa. Un cop a dins, els resultarà difícil sortir-ne i quedaran atrapats a la trampa.

 

 

 

Il·lustració 10. Diagrama esquemàtic d’una trampa de llum

Il·lustració 11. Trampa de llum a punt de ser enfonsada al port de Badalona

Il·lustració 12. La trampa s’enfonsa i al mateix temps ha de quedar ben subjectada, en aquest cas, a un amarrador del Port de Badalona.

2.2. Fabricació i ús de xarxes de plàncton

Les xarxes de plàncton constitueixen els aparells més utilitzats per recollir mostres d’organismes planctònics. De fet, la recollida de mostres per a la investigació a nivell universitari es fa a través de xarxes perfectament calibrades, tant pel que fa a la grandària de la malla com pel que fa al diàmetre de l’obertura. Normalment aquestes xarxes són arrossegades per una embarcació o per un aparell motoritzat.

Il·lustració 13. Xarxes de plàncton, associades a bongos, utilitzades per un equip d’investigadors de l’Institut de Ciències del Mar de Barcelona (ICM-CSIC)

Il·lustració14. Una embarcació de l’ICM arrossega una xarxa de plàncton

Ara bé, a nivell d’estudiants de secundària les xarxes són, al nostre entendre, menys recomanables que les trampes de llum. Bàsicament per les següents raons: la malla o tela per confeccionar una xarxa de plàncton és un material car, la seva confecció no és senzilla (el cosit pot requerir l’ajut d’un especialista),  l’arrossegament no motoritzat de la xarxa és una tasca feixuga i la massa de sediment recollit pot ser elevada en cas d’aigües de poca profunditat. Al seu favor, les xarxes de plàncton tenen l’avantatge de poder ser utilitzades de dia, sense haver-les de deixar fixades durant la nit (cosa que és imprescindible de fer quan s’utilitzen trampes de llum) i, per tant, és més fàcil tenir un control constant de l’instrument.

Per confeccionar una xarxa de plàncton cal tenir a punt la tela o malla de plàncton (1.500 cm x 200 cm aproximadament), que pot tenir diferent calibre o apertura de malla (aproximadament 20-40 μm per a la recollida de fitoplàncton i de 200-500 μm per al zooplàncton). També cal disposar d’una anella d’obertura resistent, generalment metàl·lica, d’uns 20-30 cm de diàmetre, i d’un recipient per a la concentració dels organismes o col·lector de plàncton. 

Se subjecta un extrem de la malla al voltant de l’anella de ferro (envoltant-la) amb unes pinces, deixant un marge de malla respecte de l’anella, per després poder-ho lligar.

Il·lustració 15. Primers passos per a la confecció d’una xarxa de plàncton

Per preparar el recipient col·lector, es talla la base d’un pot de plàstic de tap de rosca i s’uneix a la malla per l’extrem oposat al lloc on s’ha unit l’anella d’obertura. Inicialment, se subjecta també amb una pinça i es deixa un marge per poder-ho unir posteriorment de manera definitiva.

Il·lustració 16. Recipient col•lector              

Es talla la malla adequadament, deixant uns tres centímetres per poder unir els dos costats de la tela. Al final queda com a la fotografia següent:

Il·lustració 17. Muntatge inicial de la xarxa de plàncton amb les costures sense cosir.

A partir d’aquí s’ha de cosir de manera soferta, tasca que no resulta fàcil i que de vegades val la pena deixar en mans d’un especialista.




Il·lustració 18. Muntatge definitiu de la xarxa de plàncton.

 

 

Il·lustració19. A vegades és necessari col·locar un fragment de malla de plàncton a la sortida del recipient col·lector, amb la finalitat d’incrementar la concentració d’organismes.

2.3. Recol·lecció d’algues marines

Tot i que cal distingir clarament entre els organismes del plàncton, essencialment flotadors a la deriva,  i els organismes que viuen fixats a un substrat, hem cregut convenient citar en aquesta comunicació la possibilitat de recol·lectar de manera ben fàcil els organismes epibionts que viuen associats a algues marines.

Es poden recol·lectar directament del mar, a la zona intermareal, alguns exemplars d’algues marines. Aquestes algues, un cop recol·lectades, es posen en una bossa de plàstic  i posteriorment, ja al laboratori, s’intenta extreure amb cura la comunitat d’organismes que hi viuen associats.

Un cop es té l’alga recol·lectada al laboratori, es posa en aigua de mar en una safata. Com que la sal predominant a l’aigua de mar és el clorur de sodi, per preparar aigua marina per a la finalitat que ens ocupa es barreja sal de cuina amb aigua de l’aixeta, de manera que la concentració de sal sigui aproximadament del 3,5%.

Il·lustració 20. La mostra d’alga es posa en una safata amb aigua de mar.

Es procura esbandir bé l’alga, de manera que es desprenguin tots els organismes que pugin estar adherits a l’estructura del tal·lus. Seguidament es filtra l’aigua de la safata a través un fragment de malla de plàncton.

Il·lustració 21. El contingut de la safata, aigua i organismes procedents de l’alga, es filtra a través de la malla de plàncton.

El fragment de malla que ha actuat de filtre conté concentrats els organismes que es volen observar. Si posem aquesta malla, boca avall, dins d’una placa de Petri amb una mica d’aigua de mar, els organismes es desprenen de la malla, passen a l’aigua de la placa de Petri i es poden observar a la lupa.

Il·lustració 22. Un cop filtrada l’aigua de la safata, el fragment de malla que conté els organismes. Fàcilment es poden despendre els organismes de la malla i passar-los a una placa de Petri.

L’observació dels organismes que constitueixen la comunitat d’epibionts d’una alga és una magnífica activitat que pot ser d’utilitat per estudiar, a secundària o a batxillerat, els conceptes de biodiversitat, comunitat, població i substrat.

3. Dissenys experimentals

Un cop es té escollida la tècnica per a la recol·lecció de mostres, les possibilitats de realitzar treballs pràctics a l’aula són moltes. En determinats casos interessarà muntar una pràctica senzilla d’una hora de durada i en altres ocasions la finalitat serà realitzar un treball de recerca que impliqui mesos de feina.

De manera general, es pot afirmar que l’estudi del zooplàncton resulta més fàcil de fer que no pas l’estudi del fitoplàncton. Els organismes del zooplàncton tenen més grandària i són relativament fàcils d’identificar i de comptabilitzar; això possibilita treballar quantitativament les poblacions i determinar paràmetres com la diversitat, la biomassa o l’abundància relativa de les espècies observades.

El treball amb fitoplàncton és més difícil però a nivell de secundària-batxillerat es pot intentar identificar la presència d’algunes espècies de diatomees o de dinoflagel·lats del medi marí. També és possible identificar algunes algues unicel·lulars pròpies de basses o llacs d’aigua dolça. Ara bé, resulta molt difícil quantificar el fitoplàncton, ja que normalment es necessiten mètodes indirectes basats en la valoració de clorofil·la a través de fluorimetria o colorimetria, mètodes que no estan a l’abast d’Instituts i escoles de secundària.

Presentem a continuació dues activitats que es poden realitzar utilitzant trampes de llum i també, ocasionalment, xarxes de zooplàncton. La primera activitat és una pràctica senzilla enfocada bàsicament als estudiants de primària o dels primers cursos de l’ESO. La segona és un estudi  que es va començar a 4t d’ESO i es va convertir en un treball de recerca de batxillerat. En qualsevol de les dues experiències es demostra que la recollida de plàncton no ha de resultar especialment difícil per als estudiants de primària o secundaria i, a més, l’estudi del plàncton esdevé una eina extraordinària per a l’estudi dels ecosistemes aquàtics.

3.1. Una pràctica senzilla d’identificació del zooplàncton d’un petit embassament

Estudiar els organismes del plàncton d’una bassa o un llac pot constituir una practica que pot tenir diferents nivells de dificultat. En aquest cas, es planteja un estudi sense gaires pretensions i que únicament persegueix poder estudiar els organismes dels zooplàncton que habiten al petit embassament de Vallvidrera. De la mateixa manera, es podria estudiar qualsevol altre ambient similar.

En aquest cas es va posar una trampa de llum al pantà de Vallvidrera, a Barcelona. Després passar tota la nit a l’aigua, al matí següent es va treure la trampa i es van observar els organismes que hi havia.  Per fer-ho, es va filtrar la mostra amb un colador domèstic i es van posar els organismes en una placa de Petri amb una mica d’aigua.

Els organismes observats van ser majoritàriament dàfnies, amb una diferència quantitativa molt elevada respecte a altres organismes que hi havia. Amb l’ajut de la lupa binocular també es van poder observar copèpodes, però en un nombre molt menor al de dàfnies.

Les imatges mostren el procediment que es va seguir per a la realització de la captura i també quin va ser-ne el resultat.


 

 

Il·lustració 24. Organismes recol•lectats amb la trampa de llum. En aquest cas es tracta d’una població d’exemplars del gènere Daphnia (Puça d’aigua).

També es va recollir plàncton amb una xarxa, per veure si hi havia diferències entre els organismes recollits amb la trampa de llum i els recollits amb la xarxa de plàncton.

Amb la recol·lecció a través de xarxa es van observar els mateixos organismes planctònics que s’havien observat amb les trampes, en les mateixes proporcions. Amb la xarxa, però, es va recollir també molt sediment i, per tant, va ser més difícil filtrar la mostra per tal de poder observar els organismes planctònics sense impediments.

Il·lustració 25. Utilització de la xarxa de plàncton per a la recollida de mostres.

3.2. Un treball de recerca en medi marí

La utilització de trampes de llum permet realitzar estudis més ambiciosos que poden considerar-se com a treballs de recerca. En aquest exemple, es presenta un estudi sobre els canvis estacionals que presenta el zooplàncton a la mar Mediterrània.

Quan arriben els primers freds de la tardor, especialment les primeres èpoques de vent i tempestes intenses, es produeix  l’anomenat trencament de la termoclina.  La termoclina és una capa prima d’aigua que, durant l’estiu, se situa entre la capa superficial del mar, més càlida,  i la capa més freda del fons marí. La desaparició de la termoclina a la tardor fa que l’aigua profunda pugui pujar cap a la superfície, carregada de nutrients provinents de la descomposició de la matèria orgànica acumulada a les zones profundes durant tot l’estiu. Amb aquest estudi es volia constatar que l’increment de nutrients a les zones superficials del mar implicarien un augment del zooplàncton en aquestes capes.

Es va elegir un punt de mostreig al port de Badalona, on les autoritats van permetre instal·lar trampes de llum. Es van realitzar captures des de principis de juliol de 2010 fins a principis de gener de 2011. Un total d’11 captures, que es duien a terme durant la primera setmana de cada mes.

Per a cada captura la trampa s’estava tota la nit a l’aigua i, al matí següent, es retiraven les ampolles i se n’abocava el contingut en pots de mostreig, de manera similar a la de la il·lustració 19.

Per observar els organismes, un cop arribats al laboratori es filtrava la mostra amb un colador domèstic i es posaven els organismes en una placa de Petri amb una petita quantitat d’aigua. D’aquesta manera es poden observar bé els diferents organismes a la lupa i, si escau, es posa una petita quantitat de mostra en un portaobjectes per tal d’observar al microscopi. A la fotografia de la il·lustració 22 es mostra com es poden fer magnífiques fotografies dels organismes a la lupa o al microscopi, col·locant una càmera digital senzilla a l’objectiu de l’aparell d’augment.



Il·lustració 26. Observació a la lupa binocular. És relativament senzill, encara que es necessita una certa pràctica i paciència, acoblar manualment una càmera digital convencional a l’ocular de la lupa o microscopi; també és possible de fer-ho amb la càmera del telèfon mòbil o tauleta tàctil.

Il·lustració27.Copèpode observat al microscopi òptic (40x).

 

Il·lustració28. Ous de copèpode adherits a l’animal. Observació al microscopi òptic (40x).

Il·lustració29. Poliquet observat a la lupa binocular.Poliquet observat a la lupa binocular.

Il·lustració 30. Femella de poliquet amb els ous. Observació a la lupa binocular.

L’observació directa a la lupa o microscopi es va fer de manera que es pogués comptabilitzar amb la màxima precisió possible el nombre d’organismes de cada espècie o grup de referència.

Els resultats d’aquestes observacions en mostren en el següent gràfic.

Il·lustració 31. Resultats obtinguts a partir de les observacions de les mostres.  Aquests resultats estan referits als diferents grups d’organismes de zooplàncton.

En la il·lustració 31 es pot veure l’evolució per separat de cada un dels grups d’organismes  observats. A l’eix de les abscisses es representen les diferents dates de recollida de mostres i a l’eix de les ordenades hi ha la quantitat d’organismes transformada en logaritme neperià. Els diferents grups hi estan representats en diferents colors, tal com es mostra a la llegenda.

La hipòtesi que es volia demostrar era que el zooplàncton incrementaria la seva biomassa o nombre d’individus en arribar la tardor degut al trencament de la termoclina a la mar Mediterrània i el consegüent alliberament de nutrients emmagatzemats durant l’estiu per sota de la termoclina. En efecte, els resultats obtinguts confirmen aquesta hipòtesi, tal com es demostra en la il·lustració 32,  on es representa la suma total d’organismes de zooplàncton capturats en funció del dia en què es va realitzar el mostreig. Es pot apreciar clarament el pic, amb una major quantitat d’organismes, que es produeix a la tardor, des de finals d’octubre fins a finals de novembre.

Il·lustració 32. El gràfic demostra l’increment de zooplàncton a la mar mediterrània a la tardor i degut a l’alliberament de nutrients derivat del trencament de la termoclina.

Fem notar que tot aquest estudi s’ha fet amb la utilització de trampes de llum i que aquestes han resultat un bon mètode de recollida de zooplàncton, especialment efectiu per poder recollir mostres de material fresc i lliures de sediment.

4. Conclusions i propostes de treball

A partir de les experiències presentades, es poden pensar diverses possibilitats d’estudi o recerca en base al plàncton i especialment el zooplàncton. Ja hem comentat que l’estudi del fitoplàncton pot resultar una mica més difícil, però és factible observar al microscopi algues unicel·lulars, especialment diatomees, i en mostres marines és també relativament senzilla l’observació de dinoflagel·lats. Ara bé, la quantificació del fitoplàncton és veritablement un tema més complex.

Utilitzant trampes de llum es pot recol·lectar el zooplàncton marí de platges, cales, zones portuàries i altres indrets d’accés fàcil. També són de gran utilitat les trampes de llum per analitzar el contingut de zooplàncton en llacs, embassaments i rius. Nosaltres hem pogut constatar l’èxit de les trampes de llum en totes les activitats de recol·lecció de plàncton que hem dissenyat.

Les xarxes de plàncton constitueixen el mètode clàssic de recol·lecció i evidentment que resulta un sistema de gran utilitat, però ja hem comentat que, especialment en medi marí, cal una bona estona dedicada a l’arrossegament de la xarxa si es vol obtenir una mostra significativa de plàncton.

Constatem també l’èxit de l’estudi dels organismes epibionts que viuen associats a algues marines. Una metodologia ben senzilla que permet obtenir una mostra significativa de la comunitat que habita el petit ecosistema que representa l’alga.

Bibliografia

Bellman H et al. (1991). Invertebrados y organismes unicelulares. Ed Blume. Barcelona, 1994.

DeBoyd L Smith, Kevin B Johnson (1977). Marine Coastal Plankton and Marine Invertebrate Larvae. Ed Kendall/Hunt. Dubuque, 1996

Gili JM, Riera T, Corbera J. (1990). Zooplàncton. Escola del Mar de Badalona. Badalona, 2000.

Laring Otto, Westheide Wilfried (2006) . Coastal Plankton. Photo Guide for Eoropean Seas.  Alfred Wegener Institute. Munchen, 2006

Streble Heinz, Krauter Dieter (1985).  Atlas de los microorganismes de agua dulce. Ed Omega. Barcelona, 1987.

« tornar