Introducción

La biogeografía ecológica se ocupa de analizar la manera en que los procesos ecológicos, que suceden en escalas cortas de tiempo, actúan sobre los patrones de distribución de los seres vivos (^{Cox & Moore, 1993}); mientras que la biogeografía histórica estudia cómo aquellos procesos que suceden en un periodo prolongado de tiempo, afectan dichos patrones (^{Crisci et al., 2000}). La diversidad y composición taxonómica de las comunidades resultan del balance entre procesos que operan a escala regional, como la especiación y la dispersión geográfica que suman especies a las comunidades, y de los procesos capaces de promover extinciones locales como depredación, exclusión competitiva entre otras (^{Ricklefs, 1987}). Hasta hace poco tiempo, estos conceptos no eran aplicados a los microorganismos, y se consideraba que éstos tenían una distribución cosmopolita; sin embargo, esta idea fue refutada a partir de los resultados obtenidos al estudiar diferentes grupos de organismos. ^{Vanormelingen et al. (2007)} señalan que los estudios taxonómicos de diatomeas, en los que se utilizan caracteres morfológicos, moleculares y experimentos de entrecruzamiento, han demostrado que su distribución geográfica varía entre el cosmopolitismo y el endemismo. En este nuevo escenario, la incorporación de datos biogeográficos al estudio de la biología y ecología de diatomeas puede brindar información adicional para la definición de los caracteres diagnósticos y límites específicos.

Por su ubicación latitudinal y relieve, Colombia es un lugar propicio para realizar estudios biogeográficos pues presenta una gran variedad de ambientes y es uno de los países con mayor biodiversidad en diferentes grupos de organismos (^{Anónimo, 2010}). ^{Montoya-Moreno et al. (2013)}) sostienen que los estudios taxonómicos de diatomeas de distintas áreas del país demuestran que más de la mitad de los taxones identificados no pueden atribuirse a especies conocidas, y que entre los sitios investigados hay una baja similitud florística, inferior al 20%. Dichos resultados sugieren un alto grado de biodiversidad y un reducido número de especies cosmopolitas, en especial en las zonas de tierras bajas, factores que implican una dificultad para utilizar a las diatomeas como bioindicadores en el neotrópico. En este contexto, la compañía Ecopetrol desarrolló un estudio extensivo de diatomeas del perifiton a fin de elaborar un índice diatómico de calidad biológica para ser utilizado en ríos colombianos.

Eunotia es uno de los géneros más diversamente representado en estos ambientes. Al igual que la mayoría de los géneros de diatomeas, se trata de un taxón cosmopolita, pero muchas de sus especies son exclusivas del neotrópico. (^{Metzeltin y Lange-Bertalot, 1998}, ²⁰⁰⁷) describieron 79 especies nuevas de Eunotia para el trópico de América del Sur. Entre ellas, Eunotia parasiolii Metzeltin y Lange-Bertalot descrita con base en materiales del Río Kukenan, Venezuela; fue también hallada en Brasil (^{Wetzel 2011}, como E. siolii Hustedt; en ^{Krammer y Lange-Bertalot, 1991}, entre otras citas), Guyana (^{Metzeltin & Lange-Bertalot, 2007}), Uruguay (^{Metzeltin et al., 2005}) y Colombia (^{Montoya-Moreno et al., 2013}) pero hasta el presente nunca fuera de América del Sur.

Según la diagnosis (^{Metzeltin & Lange-Bertalot, 1998}), E. parasiolii posee contorno valvar con margen ventral lineal a levemente cóncavo y margen dorsal convexo; se caracteriza por los extremos en forma de nariz con los ápices curvados hacia el lado ventral de la valva y baja densidad de estrías centrales.

En el área de estudio, el taxón presentó una amplia distribución. Los ejemplares analizados con microscopio óptico (MO) y microscopio electrónico de barrido (MEB), mostraron una gran variabilidad morfológica.

El objetivo de este trabajo fue analizar la morfología fina y la distribución de los morfotipos hallados en Colombia y establecer si Eunotia parasiolii es un taxón con gran variabilidad morfológica y amplia distribución geográfica o, por el contrario, si estos morfotipos representan variedades con distribución restringida.

Materiales y métodos

Área de Estudio. El área de estudio abarcó varias cuencas del territorio colombiano (Fig. 1, Tabla 1), específicamente, las localidades corresponden a las estaciones donde Ecopetrol realiza monitoreos físico-químicos e hidrobiológicos de acuerdo con las disposiciones de las autoridades ambientales de cada región del país. Para la realización de este estudio se utilizó la información contenida en una base de datos con la descripción de algunas variables hidrogeomorfológicas (composición del lecho, aspectos del flujo), fisicoquímicas (pH, conductividad) y aproximadamente 460 morfoespecies de diatomeas. Los datos provinieron de monitoreos realizados entre 2007 y 2011. A cada sitio de muestreo se le asignó una región o unidad hidrológica, según su ubicación en la vertiente y la cuenca a la que pertenece (Tabla 1). En la figura 1 se describe la ubicación de los sitios de muestreo en cada una de las cuencas, de donde se tomó la información para el presente análisis. De manera general, los ríos pertenecientes a las unidades RCO_VOR, RCO_VOC, RCC_VOR son sistemas típicos de piedemonte, que se caracterizan por una alta variación temporal del flujo, con lechos dominados por sustratos duros (bloques principalmente), con presencia de rápidos y flujo turbulento, así como altos valores de pH (= 8.0). Los ríos de los valles interandinos (RVINTER), Catatumbo (RCA_CATA) y de la cuenca baja del río Magdalena (RCA_RSJM) presentan lechos arcillosos y limosos. En esta última zona son característicos altos valores de dureza, alcalinidad, sulfatos, cloruros y pH. Por otro lado, los ríos de la Altillanura (RALTILL) presentan valores muy bajos de conductividad (x- = 6 µS.cm) y pH levemente ácidos (x- = 5.5), en sus lechos también predominan los sustratos duros (principalmente gravas), con presencia de arcillas y predominio de zonas de corriente en su cauce. Los ríos de la región del Putumayo (RAMAZ), se caracterizan por presentar alta cobertura vegetal, con predominio de zonas de corriente con lechos dominados por gravas, pH neutro (x- = 6.7) y baja conductividad (x- = 88.2 µS.cm).

Figura 1: Ubicación de los sitios de muestreo en las cuencas de ríos estudiados en Colombia. CAG PUT: Caguán-Putumayo. CAT: Catatumbo. CAU PAT: Cauca Patia. COR: Cordillera Oriental. LLA: Llanos Orientales. VIM: Valle Inferior del Magdalena. VMM: Valle Medio del Magdalena. VSM: Valle Superior del Magdalena. 

Tabla 1: Ubicación de los sitios de muestreo en las cuencas de ríos de Colombia. 

Colecta y análisis del perifiton. Se consideraron los resultados del análisis de 170 muestras de perifiton recolectadas en 83 sistemas lóticos. Estas se tomaron en un tramo de al menos 100 m y se fijaron con solución Transeau en proporción 1:1. En cada sitio de muestreo se realizaron raspados de un número variable de sustratos (rocas, vegetación, arena, etc.), de acuerdo con su disponibilidad.

Las muestras fueron tratadas con H₂O₂ al 40% para retirar la materia orgánica, se siguió el protocolo ^{CENT/TC 230 (2002)} para análisis con microscopía óptica (MO) y microscopía electrónica de barrido (MEB); las mismas se depositaron en el Laboratorio de Biotecnología del Instituto Colombiano del Petróleo, con los números detallados en la Tabla 2.

Tabla 2: Distribución de los 3 morfotipos de Eunotia parasiolii en las cuencas de ríos en Colombia. Muestra Sitio 

Los preparados fijos fueron observados y fotografiados con microscopios ópticos Leica DM 2509 con contraste de fases y Leica DM 2500 con DIC. El análisis de MEB se realizó en el Servicio de Microscopía Electrónica del Museo de Ciencias Naturales de la Plata con un microscopio Jeol JSM-6360 LV SEM, así como en el Centro de Microscopías Avanzadas (CMA) de la Universidad de Buenos Aires con un microscopio Carl Zeiss NTS SUPRA 40 SEM.

Los mapas de distribución se generaron con el software libre QUANTUM GIS 2.4.0. Mediante el método I de Moran se realizó un análisis de autocorrelación espacial entre los diferentes morfotipos de Eunotia parasiolii. Esta técnica se basa en estadística deductiva y los resultados se interpretan dentro del contexto de una hipótesis nula. En este caso, la hipótesis nula establece que los morfotipos están distribuidos de forma aleatoria entre los sitios del área de estudio, es decir, los procesos espaciales que promueven el patrón de valores observado constituyen una opción aleatoria. El valor de distancia umbral ingresado en el método se calculó con el mismo software, considerando la distancia entre cada entidad y el octavo vecino más cercano. El rango de variación del índice varía entre -1 y 1. En este contexto, el valor de 1 significa una autocorrelación espacial positiva perfecta (todos los valores están más agrupados de lo esperado por azar); mientras que en el otro extremo, el -1 indica una autocorrelación negativa perfecta (todos los valores están más dispersos de lo esperado por azar). La obtención del valor 0 para el I de Moran indica una distribución al azar (^{Tu & Xia, 2008}).

Resultados

Análisis morfológico y morfométrico. Eunotia parasiolii posee contorno dorsiventral, con margen ventral linear a levemente cóncavo y margen dorsal convexo; extremos en forma de nariz con los ápices curvados hacia el lado ventral de la valva (Figs. 2-10, 19-29, 34-41). La valva presenta una costilla subapical en cada extremo, muy evidente bajo el MO (Figs. 6, 7, 19, 22, 36, 38); al MEB se observa que consiste en un engrosamiento silíceo transversal interno (Figs. 10-11, 16-17, 28-31, 40, 44-45), visible externamente como un área hialina similar a una interestría muy amplia (Figs. 9, 14-15, 25-27, 32, 41-43). Las estrías son paralelas en el centro de la valva, se hacen radiales hacia los extremos y son circumapicales más allá de la costilla subapical (Figs. 14-15, 32-33, 42-43). Las estrías continúan sin interrupción en el manto dorsal (Fig. 12), las aréolas se distinguen al MO. Las ramas del rafe son cortas, ocupan aproximadamente 1/3 de la longitud de la valva y hasta ¼ en los ejemplares de mayor tamaño. Los extremos proximales externos del rafe, en forma de gancho, se localizan sobre el manto valvar (Fig. 13) e internamente terminan en un engrosamiento silíceo (Figs. 11, 30, 40) visible con MO (Figs. 7, 23, 37). Los extremos distales externos tienen forma de poro, se hallan sobre la superficie valvar y a cierta distancia del ápice (Figs.14-15, 32, 42-43); internamente terminan en helictoglossae prominentes (Figs. 10-11, 16-17, 29-31, 40, 44-45), visibles con MO (Figs. 2, 4, 19, 23, 34, 37). Un rimoportula por valva, pequeño y de posición apical (Figs. 10-11, 14, 17, 31, 44). Frústulo rectangular en vista conectival (Fig. 12), eje pervalvar 5-6 µm, manto de 2 µm de altura. Bandas cingulares (4) abiertas con dos líneas de aréolas (32-36 / 10 µm) (Fig.18).

Figuras 2-18: E. parasiolii morfotipo 1, reconocido en ríos de Colombia. 2-8) MO. Vistas generales de las valvas mostrando el rango de variación; se indican las costillas subapicales (flechas negras), el engrosamiento en el extremo proximal del rafe (puntas de flecha blancas) y las helictoglossae (flechas blancas). 9-18) MEB. 9). Vista valvar externa. 10) Vista valvar interna. 11) Detalle de la valva en vista interna mostrando costilla subapical (flecha negra), rimoportula (punta de flecha negra), helictoglossa (flecha blanca) y engrosamiento en el extremo proximal del rafe (punta de flecha blanca). 12) Vista conectival dorsal. 13) Vista conectival ventral, mostrando el rafe. 14-15) Detalle del extremo en vista externa, note la terminacion distal del rafe poroide. 16-17) Detalles de los extremos de la valva en vista interna, senalando costillas subapicales (flechas negras), helictoglossa (flecha blanca) y rimoportula (punta de flecha negra). 18) Banda conectival, note la doble hilera de poroides. Barra-escalas = 10 μm (Figs. 2-13), 3 μm (Figs. 14-18). La barra de medida indicada en la Fig. 2 corresponde también a la de las Figs. 3-8. 

Figuras 19-33: E. parasiolii morfotipo 2, reconocido en ríos de Colombia.19-24) MO. Vistas generales de las valvas mostrando el rango de variación; se indican las costillas subapicales (flechas negras), el engrosamiento en el extremo proximal del rafe (puntas de flecha blancas) y las helictoglossae (flechas blancas). 25-33) MEB; 25-27) Vistas valvares externas; 28-29) Vistas valvares internas. 30-31) Detalles de los extremos en vista interna, senalando costillas subapicales (flechas negras), el engrosamiento en el extremo proximal del rafe (punta de flecha blanca), helictoglossae (flechas blancas) y rimoportula (punta de flecha negra). 32) Detalle de un extremo en vista externa, notar la terminación distal del rafe poroide. 33) Detalle del extremo del frústulo en vista oblicua mostrando el rafe en toda su extensión. Barra-escalas = 10 μm (Figs. 19-29), 3 μm (Figs. 30-33). La barra de medida indicada en la Fig. 19 corresponde también a la de las Figs. 20-24. 

Figuras 34-45: E. parasiolii morfotipo 3, reconocido en rios de Colombia. 34-39) MO. Vistas generales de las valvas mostrando el rango de variacion; se indican las costillas subapicales (flechas negras), el engrosamiento en el extremo proximal del rafe (puntas de flecha blancas) y las helictoglossae (flechas blancas). 40-45) MEB. 40) Vista valvar interna, las puntas de flecha blancas marcan el engrosamiento siliceo en el extremo proximal del rafe. 41) Vista valvar externa. 42-43) Detalles de los extremos en vista externa, note la terminacion distal del rafe poroide. 44-45) Detalles de los extremos en vista interna, senalando costillas subapicales (flechas negras), helictoglossae (flechas blancas) y rimoportula (punta de flecha negra). Barra-escalas = 10 μm (Figs. 34-40), 3 μm (Figs. 41-45). La barra de medida, marcada en la Fig. 34 corresponde tambien a la de las Figs. 35 39. 

Diferenciación de morfotipos. La comparación de la morfología de 108 ejemplares analizados permitió diferenciar tres morfotipos distinguibles principalmente por el contorno valvar y el desarrollo de las costillas subapicales; también se diferencian en la densidad de estrías en el centro de la valva. A continuación se describe cada uno de los morfotipos encontrados:

Desde el punto de vista morfométrico (Tabla 3) los tres morfotipos presentan rangos superpuestos o solapados. El único carácter diferente es la densidad de estrías en el centro respecto de los extremos en el morfotipo 1. Los ejemplares analizados tienen una densidad de areolas superior a la indicada en la diagnosis de la especie, sin embargo el conteo de las aréolas de la fotografía presentada en el protologo, mostró un valor de 36-38/ 10 µm.

Tabla 3: Datos morfométricos de los tres morfotipos de E. parasiolii reconocidos en Colombia y de la especie en la descripción original. 

* Valor medido en la fotografía del tipo (^{Metzeltin & Lange-Bertalot, 1998}, Lam. 60, fig. 17).

En cuanto a la morfología, los caracteres hallados que distinguen los morfotipos al MO varían gradualmente. Sin embargo, la estructura de la superficie valvar y manto, del rafe y de los rimoportulae no muestra diferencias entre morfos.

Distribución de la especie. Eunotia parasiolii estuvo presente en 41 de las 170 muestras analizadas. Estos sitios están localizados en las cuencas de los ríos del Catatumbo, Putumayo, ríos de Altillanura, Piedemonte y Valles Interandinos. Los resultados del análisis con MO y MEB son presentados en la Tabla 2, y con base en esta información se elaboró un mapa con la distribución de cada uno de los morfotipos (Fig. 46).

Figura 46: Mapa de distribucion de los morfotipos 1, 2 y 3 de E. parasiolii en cuencas de rios de Colombia. + = morfotipo 1; Δ= morfotipo 2; = morfotipo 3. 

La Fig. 46 muestra que el morfotipo 1 estuvo presente en ríos de los Llanos Orientales (RPIELL), Putumayo (RAMAZ), Catatumbo (CATA) y Magdalena Medio (RVINTER). Si bien los sitios en que fue hallado el morfotipo 2 son diferentes, éstos pertenecen a las mismas cuencas. El morfotipo 3 presentó una distribución más restringida, presente sólo en ríos de la Altillanura (RALTILL).

El resultado de la aplicación del coeficiente I de Moran fue =0,091820 con valores de Z= 1,211738 y de p= 0,225613. Estos valores no son estadísticamente significativos por lo tanto la distribución de los morfotipos en el área de estudio es resultado de procesos espaciales aleatorios.

Discusión

^{Metzeltin y Lange-Bertalot (1998)}, al realizar la descripción original de Eunotia parasiolii señalan que la especie posee un contorno valvar con una marcada dorsiventralidad, con el margen ventral lineal a levemente cóncavo y el margen dorsal convexo; con los extremos en forma de nariz y baja densidad de estrías centrales. Esta descripción es incompleta, ya que los autores no hacen mención del aspecto de los frústulos en vista conectival, ni dan detalles de la estructura fina de la valva; incluyeron en las ilustraciones 13 ejemplares fotografiados al MO pero una sola fotografía al MEB de la vista externa. Esta información no muestra el rango completo de variación de la especie y resulta insuficiente para diferenciarla de otras similares, dificultad señalada por ^{Canani y Torgan (2013)} al describir Eunotia saltoensis Canani et Torgan y E. ibitipocaensis Canan et Torgan, dos nuevas especies de Brasil, afines a E. parasiolii.

Los resultados obtenidos a partir del análisis con microscopía óptica y electrónica de más de 100 ejemplares provenientes de diferentes regiones de Colombia, permitieron conocer nuevos detalles de la ultraestructura del frústulo, incluyendo características de la vista conectival y de las valvas en vista interna. Los tres morfotipos hallados comparten caracteres considerados diagnósticos, así como el tipo de estrías y aréolas, mientras que las variaciones entre los mismos son graduales, por ejemplo el desarrollo de la costilla subapical, la densidad de estrías y el contorno valvar.

El análisis comparativo de la distribución de estos tres morfotipos, a partir de la aplicación del Coeficiente I de ^{Moran (1950)}, demostró que en tierras bajas colombianas éstos presentan una distribución amplia, sin un patrón definido, es decir, al azar. Si bien, en muchas circunstancias, las técnicas de SIG son útiles para identificar visualmente patrones espaciales, es necesario comprobar estadísticamente la presencia de dichos patrones (^{Zhang et al., 2008}). En esta instancia, se aplicó el coeficiente I de Moran, que es un indicador de autocorrelación espacial (definida de manera simple como la concentración o dispersión de los valores de una variable en un mapa) y un identificador de patrones espaciales locales o “outliers” espaciales (^{Anselin, 1995}). Este resultado es concordante con lo observado en el análisis de la morfología fina del frústulo. Los morfotipos no representan unidades discretas, por el contrario este estudio mostró que E. parasiolii es un taxón con gran variabilidad morfológica y amplia distribución geográfica.

Establecer los límites específicos de las diatomeas basándose exclusivamente en la morfología es insuficiente, aún en las regiones donde hay un extenso conocimiento del grupo (^{Trobajo et al., 2004}, ²⁰⁰⁹; ^{Kelly et al., 2015}, entre otros). En las regiones tropicales el problema se agudiza porque se suma la escasa información local. Los resultados de esta investigación evidencian las dificultades a la hora de utilizar a las diatomeas como bioindicadores en el neotrópico y ponen de manifiesto la necesidad de realizar estudios taxonómicos y florísticos a nivel local y regional que permitan definir los límites específicos considerando la variabilidad morfológica de los taxones y su distribución antes de establecer las preferencias ecológicas de las especies.

Con base en la nueva información morfológica de E. parasiolii y a su distribución en las tierras bajas colombianas, se realiza la siguiente enmienda de la especie:

Eunotia parasiolii Metzeltin et Lange-Bertalot emend. Vouilloud, Sala et Plata-Díaz:

Diagnosis. Frústulo rectangular en vista conectival, eje pervalvar 5-6 µm. Valva asimétrica respecto del eje apical; margen ventral linear a levemente cóncavo y dorsal convexo; 10-38 µm de largo, 3-6 µm de ancho, extremos en forma de nariz con los ápices ventralmente curvados. Valva con costillas subapicales en ambos extremos, distinguible al MO; estrías paralelas en el centro de la valva (6-13/10 µm), radiales hacia los extremos (18-25/10µm); aréolas distinguibles al MO, 33-42/10 µm. Ramas del rafe cortas, 1/3 a 1/4 de la longitud de la valva, extremos proximales terminan internamente en un engrosamiento silíceo visible en MO, extremos distales externos con forma de poro, sobre la superficie valvar y a cierta distancia del ápice; internamente terminados en helictoglossae prominentes. Un rimoportula por valva, pequeño y de posición apical. Bandas cingulares abiertas con 2 líneas de areolas (32-36/ 10 µm).