WEBQUEST: LA COLUMNA DE WINOGRADSKY
INTRODUCCIÓN:
La columna de Winogradsky es una demostración clásica de cómo los microorganismos ocupan "microespacios" altamente específicos de acuerdo con sus tolerancias medioambientales y sus necesidades vitales (requerimientos de carbono y energía) y que, además, ilustra cómo diferentes microorganismos desarrollan sus ciclos, y la interdependencia que llega a existir entre ellos (las actividades de un microorganismo permite crecer a otro y viceversa). Esta columna es un sistema completo y autónomo de reciclamiento, mantenido sólo por la energía de la luz.
TAREA:
El montaje consta de un cilindro ancho de cristal que se llena con lodos ricos en materia orgánica hasta 1/3 de su volumen. Se añaden restos orgánicos de diferente orígen (tiras de papel de periódico, aserrín, restos de raices de plantas, carne piada, etc). Se añade a la mezcla un suplemento compuesto de SO4Ca y CO3Ca (que actúan como fuente de sulfato y tampón respectivamente). La mezcla, bien apretada para que no queden burbujas de aire, se cubre con agua procedente de un lago, estanque, acequia (o alguna fuente similar), se cubre con papel de aluminio y se deja en una ventana donde reciba la luz del sol.
RECURSOS:
Preparación de la columna
Material
4.0 g. de cada una de las siguientes sales minerales: CaCO3 (o cáscara pulverizada de un
huevo), CaSO4, CaHPO4.
300 a 500g de muestra de suelo o barro de un arroyo, lago, pantano o costa de mar o río
(sedimento superficial o subsuperficial).
1 500 mL de agua de estanque, río o asequía.
1 recipiente alto de boca ancha, de paredes trasparentes, rectas y sin bordes (botellas
plásticas de 2.0 L).
1 yema de huevo cocido.
Papel periódico finamente cortado.
500 mL de medio mineral.
Método
1. Colectar una cantidad de suelo, lodo o barro ricos en materia orgánica. Remover las
piedras, ramas o partículas grandes del material en estudio.
2. Adicionar al suelo 1 g de cada una de las sales, el papel finamente cortado y el
huevo desmenuzado. Mezclar hasta homogenizar completamente.
3. Colocar la mezcla en un recipiente adecuado hasta ocupar 1/3 del volumen total.
Compactar el suelo con la ayuda de una espátula a fin de eliminar las burbujas de
aire
4. Mezclar la muestra de agua con el medio mineral en proporción de 1:1.
5. Añadir la solución anterior a la muestra de suelo hasta llegar a una altura de
aproximadamente de 3 a 5 cm abajo del borde. Tener cuidado de no resuspender la
muestra compactada, para ello inclinar la botella y resbalar el agua lentamente por
las paredes.
6. Agitar la solución con una varilla de vidrio para eliminar burbujas de aire.
7. Registrar el aspecto final de la columna (color del sedimento y del líquido).
8. Incubar a temperatura ambiente (25 a 30°C) cerca de una ventana para que reciba
iluminación.
EVALUACIÓN:
Los alumnos deben diferenciar los diversos estratos que constituyen los microorganismos según su tipo de alimentación:
o La población microbiana se va repartiendo en zonas.
o Los productos de la fermentación (Clostridium) y los sulfuros (Desulfovibrio) migran hacia arriba desde la zona inferior reductora, favoreciendo, en la zona superior de la columna, con oxígeno el crecimiento de quimiolitótrofos (Beggiatoa y Thiothrix).
o En este gradiente de SH, como fuente de e-, los fotoautótrofos (Chlorobium, verde, y Chromatium, roja) se desarrollan como color verde oliva y púrpura.
o Por encima crecen bacterias púrpuras no del azufre (Rhodospirillum) que utilizan ya materia orgánica como dador de e- en zona anaeróbica.
o El oxígeno difunde desde la superficie, creando condiciones similares a las que existen en un lago con sedimentos ricos en nutrientes.
o Con luz se reproduce la penetración de la luz solar en la región inferior anaeróbica, para facilitar el desarrollo de los microorganismos fotosintéticos anoxigénicos.
o En la zona más alta se pueden ver diatomeas y cianobacterias.
o La Tª y la Presión controlan la cantidad de oxígeno disponible por los microorganismos
Los alumnos indicaran y explicaran que los dibujos de la columna se corroboran en la botella realizada por ellos mismos y explicaran oralmente y por escrito las diferentes capas, sus correspondientes microorganismos y el por qué de situarse en esa zona la botella.
CONCLUSIÓN:
Se pretende que los alumnos consigan aprender nociones básicas como que en la columna se desarrollan diversos organismos:
En la zona inferior de lodos se desarrollan organismos que desarrollan procesos fermentativos que producen alcohol y ácidos grasos como subproductos de su metabolismo. Estos productos de "desecho" son a su vez el sustrato para el desarrollo de bacterias reductoras de sulfato. Como resultado se liberan sulfuros que difunden a la zona superior oxigenada creando un gradiente en el que se desarrollan bacterias fotosintéticas que utilizan el azufre. Por encima de esta zona pueden desarrollarse las bacterias púrpura que no utilizan el azufre. Cianobacterias y algas crecen en la parte superior y liberan oxígeno que mantiene aerobia esta zona.
La columna de Winogradsky es también una clásica demostración de cómo los microorganismos ocupan micrositios muy específicos de acuerdo a su medio ambiente y sus tolerancias de carbono y las necesidades de energía.
Lo que se busca con esta práctica es sensibilizar a los alumnos de la existencia de la “ciencia” como real, no como algo imaginario, es decir, que se den cuenta que los microorganismos existen y se organizan según su capacidad para alimentarse.
BIBLIOGRAFÍA:
