3.5. EL SILICIO Y OTROS NUTRIENTES
Como se ha visto en los puntos anteriores, el silicio es un nutriente fundamental para las diatomeas. Está presente en el agua de mar en forma de iones silicato y posiblemente como pequeños trozos de sílice coloidal. Es un constituyente de la pared celular de las diatomeas, los esqueletos de algunos radiolarios y las púas de algunas esponjas.
El silicio da lugar a un amplio sistema por cuanto aparecen formas silíceas anhidras e hidratadas, en equilibrio con formas particuladas pertenecientes algunas veces a minerales de compleja formulación química. Además participa en determinados procesos geológicos y biológicos, como es la síntesis de diatomeas fitoplanctónicas.
Debido a su connotación biológica esta considerado como uno de los llamados elementos nutrientes, y su concentración, igual que ocurre con los otros nutrientes, nitrógeno y fósforo, presenta una notable dependencia estacional.
La concentración de silicatos en la superficie es anormalmente baja, aunque aumenta con la profundidad, llegando a 1-5 mg/l de silicio en el agua oceánica profunda, correspondiendo los valores más altos al fondo del Pacífico. En el Canal de la Mancha se han medido concentraciones en superficie de 200-400 mg/l durante el invierno, que disminuyen rápidamente hasta valores tan bajos como 10 mg/l durante el crecimiento masivo primaveral de las diatomeas. Durante los meses de verano, la concentración superficial presenta fluctuaciones considerables y rápidas.
Aunque buena parte del silicato de la pared celular de las diatomeas vuelve de nuevo al agua tras su muerte, los depósitos silíceos de origen planctónico cubren grandes áreas del lecho marino.
En latitudes altas, grandes áreas del lecho oceánico se hallan cubiertas por multitudes de diatomeas silíceas. El cieno de diatomeas está formado principalmente por material silíceo en forma de fragmentos de diatomeas. Aparece como un cinturón casi continuo alrededor de la Antártida, por debajo del Océano Glaciar Antártico. Su límite septentrional coincide con la Convergencia Antártica. Existe también una franja de cieno de diatomeas que atraviesa la región septentrional del Pacífico Norte.
Las diatomeas son los organismos que más influyen en el ciclo del silicio. La fijación de silicio va ligada a la respiración y parece que intervienen grupos sulfhidrilo; por lo menos existen conexiones importantes entre el ciclo del silicio y el del azufre. Las diatomeas tienen sus membranas formadas por una matriz orgánica, con pectinas y rica en aminoácidos relacionados con la hidroxilisina, fuertemente incrustada de sílice hidratada. La cantidad del depósito, o sea, la robustez de los frústulos (membrana mineralizada), depende mucho del silicio disponible. La presencia de óxido de germanio en concentraciones superiores a 1,5 mg l-1 de Si impide la asimilación del silicio. Las diatomeas, o por lo menos muchas especies de diatomeas, pueden seguir multiplicándose en medio con muy poco silicio; en este caso sus membranas resultan blandas y deformables. Pero, por lo menos algunas diatomeas no pueden sobrevivir por debajo de ciertas concentraciones de silicio. El crecimiento de Melosira italica se frena por debajo de 0,4 mg l-1 de Si, y el Asterionella y Tabellaria, de membranas algo más delicadas, a concentraciones de 0,25 mg l-1 de Si, Melosira granulata requiere concentraciones más altas, de 3 a 11 mg l-1 de Si. En el mar se comprende que las mayores concentraciones de diatomeas (y silicoflageladas) aparrezcan a asociadas a aguas de reciente afloramiento, ricas todavía en sílice. La variabilidad dentro de una especie se pone de manifiesto comparando los Corethron antárticos, crecidos en aguas muy cargadas de sílice, con las formas de la misma especie que pueblan las aguas superficiales del Atlántico templado y aún del Mediterráneo. Lo mismo vale para otros organismos: las esponjas de agua dulce tienen las espículas del esqueleto más reducidas en aguas con menos silicio, y como esta reducción puede afectar a la espinulación de las espículas, que se borra en especies que normalmente tienen espículas rugosas, la variación puede dar lugar a dificultades taxonómicas. En Spongilla lacustris las espículas dérmicas son microspinuladas en agua con 1,5 mg l-1 de Si, pero se vuelven lisas en agua que contenga menos de 0,2 mg l-1 de Si. El desarrollo masivo de diatomeas en lagos y en el mar rebaja rápidamente la concentración de silicio en el agua. En el mar, una temporada de desarrollo de fitoplancton se pueden separar hasta 100 mg m-3 de si en los 30 m de espesor de la zona fótica superficial y en lagos de agua dulces se dan cifras hasta siete veces superiores.
El silicio da lugar a un amplio sistema por cuanto aparecen formas silíceas anhidras e hidratadas, en equilibrio con formas particuladas pertenecientes algunas veces a minerales de compleja formulación química. Además participa en determinados procesos geológicos y biológicos, como es la síntesis de diatomeas fitoplanctónicas.
Debido a su connotación biológica esta considerado como uno de los llamados elementos nutrientes, y su concentración, igual que ocurre con los otros nutrientes, nitrógeno y fósforo, presenta una notable dependencia estacional.
La concentración de silicatos en la superficie es anormalmente baja, aunque aumenta con la profundidad, llegando a 1-5 mg/l de silicio en el agua oceánica profunda, correspondiendo los valores más altos al fondo del Pacífico. En el Canal de la Mancha se han medido concentraciones en superficie de 200-400 mg/l durante el invierno, que disminuyen rápidamente hasta valores tan bajos como 10 mg/l durante el crecimiento masivo primaveral de las diatomeas. Durante los meses de verano, la concentración superficial presenta fluctuaciones considerables y rápidas.
Aunque buena parte del silicato de la pared celular de las diatomeas vuelve de nuevo al agua tras su muerte, los depósitos silíceos de origen planctónico cubren grandes áreas del lecho marino.
En latitudes altas, grandes áreas del lecho oceánico se hallan cubiertas por multitudes de diatomeas silíceas. El cieno de diatomeas está formado principalmente por material silíceo en forma de fragmentos de diatomeas. Aparece como un cinturón casi continuo alrededor de la Antártida, por debajo del Océano Glaciar Antártico. Su límite septentrional coincide con la Convergencia Antártica. Existe también una franja de cieno de diatomeas que atraviesa la región septentrional del Pacífico Norte.
Las diatomeas son los organismos que más influyen en el ciclo del silicio. La fijación de silicio va ligada a la respiración y parece que intervienen grupos sulfhidrilo; por lo menos existen conexiones importantes entre el ciclo del silicio y el del azufre. Las diatomeas tienen sus membranas formadas por una matriz orgánica, con pectinas y rica en aminoácidos relacionados con la hidroxilisina, fuertemente incrustada de sílice hidratada. La cantidad del depósito, o sea, la robustez de los frústulos (membrana mineralizada), depende mucho del silicio disponible. La presencia de óxido de germanio en concentraciones superiores a 1,5 mg l-1 de Si impide la asimilación del silicio. Las diatomeas, o por lo menos muchas especies de diatomeas, pueden seguir multiplicándose en medio con muy poco silicio; en este caso sus membranas resultan blandas y deformables. Pero, por lo menos algunas diatomeas no pueden sobrevivir por debajo de ciertas concentraciones de silicio. El crecimiento de Melosira italica se frena por debajo de 0,4 mg l-1 de Si, y el Asterionella y Tabellaria, de membranas algo más delicadas, a concentraciones de 0,25 mg l-1 de Si, Melosira granulata requiere concentraciones más altas, de 3 a 11 mg l-1 de Si. En el mar se comprende que las mayores concentraciones de diatomeas (y silicoflageladas) aparrezcan a asociadas a aguas de reciente afloramiento, ricas todavía en sílice. La variabilidad dentro de una especie se pone de manifiesto comparando los Corethron antárticos, crecidos en aguas muy cargadas de sílice, con las formas de la misma especie que pueblan las aguas superficiales del Atlántico templado y aún del Mediterráneo. Lo mismo vale para otros organismos: las esponjas de agua dulce tienen las espículas del esqueleto más reducidas en aguas con menos silicio, y como esta reducción puede afectar a la espinulación de las espículas, que se borra en especies que normalmente tienen espículas rugosas, la variación puede dar lugar a dificultades taxonómicas. En Spongilla lacustris las espículas dérmicas son microspinuladas en agua con 1,5 mg l-1 de Si, pero se vuelven lisas en agua que contenga menos de 0,2 mg l-1 de Si. El desarrollo masivo de diatomeas en lagos y en el mar rebaja rápidamente la concentración de silicio en el agua. En el mar, una temporada de desarrollo de fitoplancton se pueden separar hasta 100 mg m-3 de si en los 30 m de espesor de la zona fótica superficial y en lagos de agua dulces se dan cifras hasta siete veces superiores.
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