10.12: Actividad 5 - Columnas Winogradsky

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Adaptado de la actividad biointeractiva de HHMI “Columnas Winogradsky: Ecología Microbiana en el Aula ”

Introducción

Los microorganismos juegan un papel esencial en el ciclo de elementos que hacen que el planeta sea habitable para todos los demás tipos de organismos. La diversidad de estas formas de vida simples es evidente en la miríada de nichos ecológicos que habitan, desde respiraderos hidrotermales hasta el revestimiento ácido de tu estómago.

En esta actividad, observarás una muestra de los diversos microorganismos que habitan en tu entorno local. Las columnas Winogradsky se instalarán en dispositivos simples para construir un ecosistema estratificado que ilustran diferentes tipos de metabolismo microbiano de una manera colorida.

Las muestras se configurarán al inicio del semestre y se le exigirá que realice observaciones cuatro veces a lo largo de la primavera. Las respuestas a las preguntas a continuación deben presentarse en el Laboratorio 10: Ecología del Suelo, así que asegúrese de que las haya completado antes de ese período de laboratorio.

Materiales

• 4 contenedores transparentes
• 1-4 recipientes desechables (bolsas de plástico) para mezclar tierra
• 1 llana para excavar muestras de sedimentos
• 4 etiquetas pequeñas
• Agua
• Contenedor de 1 cubeta lo suficientemente grande como para contener 6-10 tazas de tierra
• Taza medidora grande para medir el suelo y la mezcla
• Una fuente de carbono (hojarasca orgánica del bosque); aprox. 1 taza sin apretar
• 6-10 tazas de tierra
• Fuente de azufre; la yema de huevo cruda es la mejor
• Cuchara grande
• 1 embudo

Procedimiento

Se instalarán cuatro columnas Winogradsky: una columna de control y columnas que contengan carbono agregado, azufre agregado y carbono y azufre. Asegúrate de reservar unos minutos en cada una de las semanas de observación asignadas durante el periodo experimental para hacer observaciones y tomar fotos de tus columnas.

Recoger la muestra de suelo

1. Identifique una fuente de suelo en su área, en cualquier lugar con tierra y agua que sea apropiado, como un arroyo, un arroyo, una playa lago (arena) o incluso un patio trasero.
2. Tome 2-3 fotografías de su sitio de muestra para ilustrar la ubicación donde se recolectó su sedimento.
3. Recoge aproximadamente 10 tazas de sedimento en el cubo. La muestra debe estar húmeda. Evite o escoja rocas, palos y hojas; incluya algo de agua adicional del sitio de muestra si es posible.

Ensamblar las Columnas Winogradsky

1. Etiqueta 4 contenedores: “Control”, “Carbono”, “Azufre” y “Carbono y Azufre”.
2. Etiquete 4 recipientes desechables correspondientes a los recipientes de plástico y agregue aproximadamente 1.5 tazas de tierra a cada uno. No contaminar las muestras de forma cruzada.
3. Para la columna “Control”, salte al paso 5
4. Para los otros tres contenedores,
   1. Para la columna “Carbon”: Agrega ½ taza de periódico desmenuzado (sin apretar) a la tierra y mezclar con una cuchara o paleta
      • El periódico contiene celulosa, fuente de carbono
   2. Para la columna “Azufre”: Agrega la yema de un huevo crudo al suelo y mezcla. Si usa huevos duros, desmenuza las yemas.
      • La yema de huevo es una fuente de sulfato de calcio en la columna
   3. Para la columna “Carbono y Azufre”: Agregue ambos nutrientes como se describe en los pasos a y b.
5. Mezclar cada una de las muestras a fondo. Asegúrese de eliminar cualquier residuo grande como hojas, rocas o palos. Mezcle lentamente en agua hasta que la mezcla tenga una consistencia de batido.
6. Usando una cuchara grande, agregue lentamente aproximadamente 1 taza de la mezcla a la columna de plástico debidamente etiquetada. Al agregar la muestra, toque la columna en el mostrador para liberar el aire atrapado en la columna.
7. Agregue agua sobre el suelo hasta que haya una capa de agua de 2 cm en la superficie, y aire en la parte superior de la columna.
8. Coloca la tapa en cada columna y gira media vuelta. ¡No aprietes la tapa!
9. Coloca las 4 columnas en un lugar bien iluminado (ventana).
10. Usando una cámara o teléfono, toma una fotografía de las columnas para documentar la semana 0 del experimento.

Hacer y reportar observaciones

A. Observaciones semanales

Observarás tus columnas Winogradsky a lo largo del semestre durante los laboratorios 3, 5, 8 y 10. Dedique unos minutos a las fechas asignadas grabando sus observaciones visuales y tome una fotografía (recuerde etiquetar las fotos con la semana en que se tomó la foto).

Considere las siguientes preguntas al registrar observaciones:

• ¿Ha cambiado el color del suelo?
• ¿Ha cambiado el color del agua?
• ¿Qué diferencias observas entre las columnas?
• ¿El suelo parece haberse desplazado o asentado?
• ¿Ves alguna capa formándose en el sedimento? ¿En el agua?
• ¿Cómo cambia el grosor de las capas de una semana a otra?
• ¿Hay alguna diferencia entre el lado que mira hacia la luz y el lado alejado de la luz? Asegúrese de mantener la misma orientación relativa a la luz si debe mover las columnas.
• Esboce las columnas, en color, tres veces durante el experimento de 8 semanas.

Fecha	Observaciones durante la semana de:	Control	Carbono	Azufre	Carbono y Azufre
	0
	Laboratorio 3
	Laboratorio 5
	Laboratorio 8
	Laboratorio 10

Preguntas

1. ¿En qué se diferencian tus columnas? ¿Cómo son los similares?
2. ¿Observó cambios en la columna de control? Si es así, explique por qué ocurrieron
3. Las columnas Winogradsky forman gradientes de concentración de oxígeno. Predecir la distribución del oxígeno a lo largo de la columna. Considera el suelo, el agua y el aire
4. Las columnas Winogradsky también forman gradientes de concentración de sulfuro. En las columnas que contienen yema de huevo, predice cómo se distribuirá el sulfuro por toda la columna.
5. Las bacterias de azufre púrpura y las bacterias verdes de azufre son dos tipos de bacterias que utilizan sulfuro para apoyar la fotosíntesis. En general, las bacterias de azufre verde toleran niveles más altos de sulfuro que las bacterias de azufre púrpura. Predecir dónde estarían las bacterias de azufre verde y púrpura en relación entre sí.
6. Si se extrajeran muestras de varias capas de todas las columnas, ¿dónde encontrarías organismos fotosintéticos como cianobacterias y algas? ¿Por qué?
7. Explique cómo las columnas Winogradsky ilustran la diversidad de microorganismos que se encuentran hoy en la Tierra en términos de la diversidad de nichos que ocupan.