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hell is the pl ace where nothing connects — T.S. Eliot
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C R O S S R E F. O R G | T H E C I TAT I O N L I N K I N G B A C K B O N E
4 0 S A L E M S T R E E T, LY N N F I E L D M A 0 1 9 4 0 • 7 8 1 - 2 9 5 - 0 0 7 2
SALUDO
SALUDO
DEL DIRECTOR En 2012, Ciencia Joven celebra su primer aniversario, y es un orgullo poder realizarlo con el lanzamiento de nuestra revista. Mediante la creación de esta nueva publicación, buscamos generar un espacio formal y profesional, que de reconocimiento al trabajo científico que realizan día a día cientos de jóvenes a lo largo de nuestro país. Es importante que si a más jóvenes a involucrarse al mundo y el desarrollo tecnológico, otorguemos de la ciencia mediante la relevancia a sus esfuerzos. Revista Ciencia Joven se posiciona como la primera revista chilena de ciencia que publica de realizados por escolares en editoriales del las diversas ramas de la ciencia y tecnología, y que implementa más alto nivel (evaluación por pares, comité editorial externo, DOIs). La publicación será uno de los primeros pasos de estos jóvenes y de las esperamos sea un ejemplo e para todos los profesores y estudiantes que desean comenzar su camino en la de fomentar la vocación e Fundación Ciencia Joven fue creada con el en los estudiantes de nuestro país, generando instancias interés y divulgación. Estamos seguros que el nacimiento de esta publicación de en el desarrollo de nuestros y esperamos sea un referente es un paso a la cual los jóvenes deben apuntar. en la calidad y nivel de A la vez, es el momento de agradecer el apoyo de las Sociedades de Biología de Chile, Chilena de Física y de Microbiología de Chile, que creyeron en nuestro proyecto, y nos ayudaron a generar un sistema de evaluación por pares que asegurara la calidad de los publicados. También, al patrocinio de la Organización de Estados Iberoamericanos. y logros, hecho posible gracias Este ha sido un año de grandes al trabajo incondicional de nuestro equipo y socios, los que han demostrado su compromiso en crear un Chile con más ciencia. No queda más que invitarte a que conozcas el trabajo y frutos de los jóvenes que hoy comunican al mundo los resultados de sus
Director
Oscar Contreras Villarroel Fundación Ciencia Joven DOI: 10.7578/cienciajoven.20121
Director Ejecutivo OSCAR CONTRERAS VILLARROEL Imagen de portada 04
Editora en Jefe LAURA DE LAS HERAS ANDRADA
SUMARIO
Jefa Diseño Editorial PAULA SOTO CORNEJO
Parque eólico marino en Middelgrunden, Copenhague, Dinamarca. Foto por andjohan en Flickr.
Diseño y Desarrollo web ARIEL CONTRERAS VILLARROEL Comité Editorial DR. OMAR ORELLANA, Presidente Sociedad de Microbiología de Chile DR. RAFAEL BENGURIA, Presidente Sociedad Chilena de Física DR. JUAN ESCRIG, Director Sociedad Chilena de Física DR. PATRICIO OJEDA, Presidente Sociedad de Biología de Chile DR. PATRICIO A. CAMUS, Editor Revista Chilena de Historia Natural
Patrocina:
Colaboran: Revista Ciencia Joven, una publicación de Fundación Ciencia Joven © 2012 ISSN: 0719-2746 Representante Legal: Oscar Contreras Villarroel Trece Norte 853, oficina 803, viña del mar, Chile tel: (+56 32) 3143661 email: revista@cienciajoven.cl
Publicado por Fundación Ciencia Joven bajo una política Open Access utilizando una Licencia Creative Commons Reconocimiento CC-BY.
EDITORIAL
EL INICIO
DE UNA NUEVA SENDA Existen muchos modos o visiones para acercar la ciencia a la sociedad. La Revista Ciencia Joven pretende sumarse a todos los que ya se han puesto en práctica en Chile y dar cabida a una nueva necesidad: la de recopilar y difundir las investigaciones científicas y tecnológicas efectuadas cada año por estudiantes de enseñanza media del país. Esa es la misión principal de esta publicación, una iniciativa hecha realidad por la Fundación Ciencia Joven gracias a la colaboración de equipos escolares repartidos por nuestra geografía, al comité de evaluadores científicos y a diversas instituciones patrocinadoras. Un total de 20 trabajos fueron recibidos durante los primeros meses del 2012 con tal de participar de un proceso de selección similar al de cualquier publicación profesional. Fueron evaluados por científicos nacionales según parámetros de originalidad temática, relevancia, claridad en la presentación y coherencia entre hipótesis, objetivos y resultados. De esta etapa resultaron seleccionados 7 artículos para formar parte del número inaugural de la revista. Estos textos quedarán a disposición de toda persona interesada en consultarlos, no solo mediante el soporte físico, sino también en una ágil y completa web que se actualizará constantemente, facilitando el acceso universal. Pretendemos con esto mostrar de forma pionera la ciencia que se hace a nivel escolar en el país y fomentar la concreción de un mayor número de investigaciones científicas. Tal y como lo mencionan varios de los autores de los paper en páginas posteriores, con ellos se busca inspirar a muchos más alumnos y profesores que quieran iniciarse en la senda de un aprendizaje significativo mediante la generación de conocimiento científico y/o tecnológico. Además, hemos querido enriquecer la revista con una serie de contenidos propiamente de divulgación. Es así que se ha incluido un reportaje central sobre energías renovables, tema de actualidad por su importancia estratégica para garantizar el desarrollo sostenible; una entrevista a todo un maestro y exponente del quehacer científico en Chile, el Dr. Humberto Maturana, reconocido por sus postulados sobre la Biología del Conocimiento y un viaje a un espectacular centro educativo y de entretenimiento en Valencia (España), que tiene a la ciencia y al arte como sus principales aliados. Ahora solo queda que disfruten con la lectura y nos acompañen en esta apasionante aventura que iniciamos con estas breves palabras.
Laura de las Heras Andrada Editora Jefe Revista Ciencia Joven DOI: 10.7578/cienciajoven.20122
24 32 36
08
REPORTAJE
2012 Año internacional de la energía sostenible para todos. ¿Resulta posible el acceso universal?
ENTREVISTA
Humberto Maturana - Premio Nacional de Ciencias ENTREVISTA
Campamento Científico 2012 KIMLU
NOTICIAS Y CONVOCATORIAS
115 años de la Revista Chilena de Historia Natural APUNTES
40 44
Ciudad de las Artes y las Ciencias en Valencia TURISMO Y CIENCIA
20
José Rocha- “Mi camino en la ciencia” CRÓNICA DE VIDA
08
Año internacional de la energía sostenible para todos 2012 REPORTAJE
SUMARIO
20
Humberto Maturana. Inspiración para los jóvenes.
KIMLU
72 78
24
Campamento científico 2012. Experiencias para toda la vida. Efectos en la sobrevivencia de las larvas de erizo de mar Loxechinus albus, producto de la exposición a diferentes concentraciones iones de cobre liberados por componentes presentes en pinturas antiincrustantes.
Estudio y comparación de la actividad antibacteriana de dos erizos de mar (Loxechinus albus Y Tetrapigus niger) frente a Escherichia coli.s
Evaluación antibacteriana de componentes estructurales internos de la almeja de mar Venus antiqua (Molusca: Bivalvia)
84 89
Efecto de la actividad biofiltradora de Diplodon chilensis (Gray, 1828) (Bivalvia: Hiriidae) en la concentración de microalgas.
65
Nivel de eutrofización y evaluación del Lago Budi.
59
Investigación de extractos de plantas medicinales usadas por sus propiedades cicatrizantes.
ARTÍCULOS DE INVESTIGACIÓN Establecimiento de cultivos in vitro de plantas nativas: el caso del copihue (Laparia rosea Ruiz et Pav.)
55
44
TURISMO Y CIENCIA
Ciudad de las Artes y las Ciencias en Valencia. Cuando la Ciencia se convierte en destino.
REPORTAJE
2012: AÑO INTERNACIONAL DE LA
ENERGÍA SOSTENIBLE PARA TODOS
Fotografía: LDLH
¿Resulta posible el acceso universal?
Vista del Valle de La Luna, Desierto de Atacama. Según varios estudios, este desierto recibe una mayor radiación solar que cualquier otro en el mundo, por lo que el potencial para el desarrollo de energía solar en la zona es enorme.
significativas entre países desarrollados y subdesarrollados. Este hecho resulta paradójico si se tiene en cuenta que la mayor parte del carbón, petróleo, gas natural y uranio, las fuentes de energía no renovables que consumen los países desarrollados, provienen de yacimientos ubicados en países del Tercer Mundo. Al tratarse de recursos agotables, dichos países pueden encontrarse en una situación muy difícil cuando se terminen sus reservas. Por tanto, el actual modelo mundial de producción y consumo de energía condenaría al Tercer Mundo a la pobreza, debido a que estos países no pueden acceder a mayores niveles de bienestar económico y social sin la utilización de las fuentes de energía que han hecho posible el crecimiento de los países desarrollados. ¿Qué alternativas plantea la ONU para caminar hacia el acceso universal? Según la propia organización, “el Año Internacional de la Energía Sostenible para todos ofrece una valiosa oportunidad para profundizar la toma de conciencia sobre la importancia de incrementar el acceso sostenible a la energía, la eficiencia energética y la energía renovable en el ámbito local, nacional, regional e internacional”. Apunta, por tanto, al impulso de fuentes de energía alternativas, renovables, no contaminantes, que empleen una tecnología barata, para proporcionar a la humanidad un futuro sustentable y facilitar el acceso a los países subdesarrollados con tal de que puedan contar
“2012 es el Año Internacional de la Energía Sostenible para todos”.
09 REPORTAJE
A
cciones tan simples como puede ser encender la luz, hervir agua o cargar un celular no son parte de la rutina diaria de un gran número de individuos en nuestro planeta, principalmente por dos motivos: porque no tienen llegada a las fuentes de energía o bien porque, aun estando disponibles los recursos, no pueden pagarlos. En la actualidad, según datos proporcionados por Naciones Unidas, alrededor de 1.400 millones de personas (el 20% de la población mundial) carecen de acceso a energía; en tanto 3.000 millones (el 42’8% de las personas de la Tierra) dependen de las fuentes de energía tradicionales (la energía humana y la animal, la madera y el carbón vegetal) como las principales vías para cocinar y calentarse. 2012 es el Año Internacional de la Energía Sostenible para todos. Así lo declaró la Asamblea General de las Naciones Unidas entendiendo la importancia de este aspecto para la humanidad, tal como lo hiciera el año pasado con la Química, o el 2010 con la Biodiversidad. Y es que el suministro energético resulta ya indispensable para prácticamente todos los ámbitos de la vida: la producción, la salud, la educación, el cambio climático, la seguridad alimentaria e hídrica, las comunicaciones, etc. Pero esta dependencia no se da por igual. Los países desarrollados son los grandes consumidores de energía del mundo, uso que va en constante aumento y se espera que entre 2004 y 2030 se duplique de seguir el crecimiento actual, tal como apunta la International Energy Agency (IEA). Hoy día un consumo elevado de energía es sinónimo de desarrollo, existiendo diferencias
Fotografía: LDLH
Parque Nacional de Lagunas Altiplánicas. Bolivia.
con los recursos que les permitirán superar el retraso económico. Pero, ¿cuáles son esas otras opciones?, ¿qué papel están desempeñando en la actualidad?, ¿son viables a futuro? A continuación conoceremos qué tipo de energías alternativas existen y en qué estado se encuentra su implantación en el mundo. LA FUERZA DEL VIENTO
Capacidad total instalada (MW)
47.693 2004
196.653
120.903
74.122
39.395 2003
59.024
31.181
50.000
24.322
100.000
2002
150.000
93.927
200.000
159.766
250.000
239.000
300.000
Un aumento fuerte del empleo de energía eólica puede observarse sobre todo en los mercados emergentes como India, Brasil y México. Estos países tienen una necesidad creciente de electricidad, lo que abre nuevas ventanas para un próximo impulso. El desarrollo de la energía eólica en Latinoamérica está en sus comienzos y puede ser una respuesta de futuro a las necesidades energéticas, económicas y sociales de la extensa región.
2011
2010
2009
2008
2007
2006
2005
0 2001
REPORTAJE
12
La eólica es una de las energías con más recorrido histórico. Ha sido usada por el ser humano desde la antigüedad para desplazarse por el mar o para producir trabajo, como en los molinos. Hoy día, este sector se muestra como uno de los más expansivos a nivel mundial en cuanto a
generación de electricidad y ya llega a satisfacer el 3% de la demanda planetaria, según estadísticas de World Wind Energy Association (WWEA). La conversión de energía eólica en eléctrica se lleva a cabo mediante aerogeneradores, artefactos que se agrupan en conjuntos llamados “parques eólicos” situados en lugares de intenso viento. Existe una gran cantidad de aerogeneradores operando, con una capacidad total de 239.000 MW (megawatt) registrada en 2011 (un aumento que sigue una curva ascendente y constante desde 2001, tal como puede observarse en el gráfico 1). Por países, China es el líder con una capacidad instalada de casi 63 GW a finales de 2011. El segundo mercado más grande de turbinas de viento corresponde a Estados Unidos con 47 GW, seguido de Alemania (29 GW) y España (21 GW).
El presidente de WWEA, el Dr. He Dexin opina que la energía eólica se ha convertido en un pilar del suministro de energía en muchos países. “Estos países han sido capaces de crear nuevas industrias y miles de empleos. Otros países deberían aprender de la experiencia y establecer directrices. Además, para permitir que los países pobres tengan acceso a la energía eólica, la comunidad mundial tendría que crear instrumentos de financiación especiales y fondos”.
Capacidad Agregada 2011 (MW)
Capacidad Total fin 2011 (MW)
Capacidad Agregada 2010 (MW)
Capacidad Total fin 2009 (MW)
China *
62.733
18.000
44.733
18.928
25.810
USA
46.919
6.810
40.180
5.600
35.159
Alemania
29.075
2.007
27.215
1.551
25.777
España
21.673
1.050
20.676
1.515
18.865
India *
15.800
2.700
13.065
1.258
11.807
Italia *
6.747
950
5.797
950
4.850
Francia
6.640
980
5.660
1.086
4.574
Reino Unido
6.018
730
5.203
962
4.245
Canadá
5.265
1.267
4.008
690
3.319
Portugal *
4.290
588
3.702
345
3.357
Dinamarca
3.927
180
3.803
309
3.460
Suecia
2.816
746
2.052
603
1.450
Japan
2.501
167
2.334
251
2.083
Resto del mundo*
24.200
6.000
18.201
3.191
15.010
Total*
238.604
42.175
196.629
37.642
159.766
*Datos preliminares
EL CALOR DEL SOL Inagotable, una fuente de energía limpia y respetuosa con el medio ambiente. Su potencial es ilimitado si se tiene en cuenta la estimación de que en 70 minutos, la luz del sol que llega a la Tierra es similar al consumo energético anual en el mundo. La energía emanada desde el “astro rey” puede ser usada de forma pasiva o activa. Un ejemplo del primer caso sería el tradicional invernadero, una manera pasiva de captar energía solar, pues no se necesita un aporte energético externo ni elementos especiales. Otros ejemplos serían la orientación de las viviendas, o la capacidad aislante, factores que la arquitectura bioclimática tiene en cuenta a la hora de sacar partido a este recurso. Las placas solares son los sistemas activos de captación solar. Permiten calentar un fluido (agua o aire) y transferir este calor a un sistema de almacenamiento que abastece el consumo cuando es necesario. Estaríamos hablando de la energía solar térmica. Por otro lado, la energía solar fotovoltaica es la que usa el efecto fotovoltaico para generar energía, mediante el flujo de electrones
©WWEA 2012 que propicia un material semiconductor (silicio, sulfuro de cobre o de cadmio, y arseniato de galio) al incidir la luz sobre él. Estados Unidos y España son dos países punteros en el desarrollo de energía solar (específicamente térmica), con una capacidad conjunta instalada en 2012 que permite llevar energía a 1.7 millones de hogares. También van a la cabeza Alemania, Austria, Noruega y Dinamarca, que pese a tener un clima más frío, han incrementado su superficie instalada gracias a la aparición de programas estatales con el fin de promocionar el uso de energías renovables y la diversificación energética. El principal problema en el aprovechamiento de la materia prima irradiada por el sol es económico. El precio de los aparatos resulta todavía elevado y su amortización a largo plazo. DESDE LAS ENTRAÑAS DE LA TIERRA La energía geotérmica se manifiesta en forma de vapor natural o agua caliente mezclada con diversas sustancias químicas, que brotan a presión en manantiales calientes o fumarolas. Cuando el vapor tiene el volumen, la temperatura
13 REPORTAJE
Capacidad Total fin 2011 (MW)
País
REPORTAJE
14
y la presión adecuados, puede ser conducido en una turbina acoplada a un generador eléctrico. La utilización de esta energía en el mundo ha estado limitada a áreas en las cuales las condiciones geológicas eran muy favorables, como Islandia o Italia, con reciente actividad volcánica. Pero los avances tecnológicos en equipos y las mejoras en la perforación, permiten a la geotermia disponer de tecnología para la producción de electricidad, lo que añade un gran potencial de futuro, más si se tiene en cuenta que las reservas geotérmicas del mundo son superiores a las de los combustibles fósiles. Al hablar de reservas, se hace patente que la energía geotérmica no sería de manera estricta “renovable”, pero en este caso si alternativa y limpia. Precisamente, entre las ventajas que ofrece, se destaca que los residuos que produce son mínimos, no está sujeta a precios internacionales (por lo que podrían mantenerse a nivel interno) y las instalaciones requeridas no ocupan tanto espacio como otras de diferentes fuentes. Además, la geotermia no tiene problemas de intermitencia (no como el caso de la eólica, condicionada a la fuerza del viento), ya que el calor del interior de la Tierra produce una energía constante las 24 horas del día y los 365 días del año. ¿Sus inconvenientes? Contaminación de aguas próximas con sustancias como arsénico o amoníaco, deterioro del paisaje y contaminación térmica. EL AGUA, RECURSO NECESARIO La energía hidroeléctrica aprovecha los grandes saltos de agua para producir electricidad. Es la única energía renovable de gran consumo (por lo tanto en este caso no entraría dentro de la categoría “alternativa”), muy importante en los países con ríos caudalosos, como Brasil, o en zonas de relieve montañoso y de abundantes lluvias. Por ejemplo, en 2010 generó por todo el mundo 3.190 TWH (terawatt por hora) según datos de la Comisión Europea; esto corresponde al 16 % de la generación de electricidad global y el 88 % de electricidad proveniente de recursos renovables. Además, el potencial de hidroelectricidad global
está alrededor de 7.500 TWH por año, tal como indica la misma fuente. El coste de la construcción de los embalses es elevado e implica el desplazamiento de las poblaciones donde se construyen, por lo que genera gran rechazo; también se modifican las condiciones físicas y químicas de los ríos, como salinidad, temperatura, nutrientes… Sin embargo, como ventaja, los gastos de mantenimiento posteriores son reducidos. En los países industrializados (se hace mención aquí a los miembros de la Unión Europea) las posibilidades de ampliar la producción eléctrica de origen hidráulico son escasas, ya que los recursos existentes se explotan prácticamente al máximo y representan el 11,6% de generación de electricidad. Por eso mismo, continentes como América del Sur se encuentran llevando a cabo actualmente este tipo de proyectos para garantizar el abastecimiento energético. CORRIENTES Y MAREAS Entre los flujos de agua planetarios capaces de generar energía están los marinos. Hay una distinción entre instalaciones que aprovechan el flujo y reflujo de las mareas, las centrales mareomotrices y otro tipo de infraestructuras que se valen del movimiento de las olas. La energía mareomotriz es totalmente renovable, en tanto que la fuente de energía primaria no se agota por su explotación; y es limpia, ya que no produce subproductos dañinos para el medio ambiente. Como hitos a destacar en relación a esta fuente energética están los siguientes: en el río Rance (Francia) se ubica la más famosa central mareomotriz comercial, que opera desde 1966. En 1984 nació en Anápolis Royal (Canadá) una central dedicada de manera principal a la investigación y desarrollo. Otra versión de generación serían los molinos parecidos a los aerogeneradores instalados en el Mar del Norte como proyecto de investigación, y que debajo del agua aprovechan las corrientes marinas. Por último, una nueva tecnología denominada “Pelamis” se encuentra en prueba. Se trata de delgados flotadores que aprovechan los movi-
Fotografía: LDLH
Acceso a la energía: Disponibilidad física de servicios modernos de energía para satisfacer las necesidades humanas básicas, a costos asequibles y que incluyen la electricidad y artefactos mejorados como las estufas para cocinar.
Campo de géiseres El Tatio, Chile. Formado por cerca de 80 géiseres, alrededor del 8% de los que existen en todo el mundo.
Fotografía: LDLH
Embalse de Puclaro, Valle de Elqui, Chile.
mientos ascendentes y descendentes del agua de mar para mover un generador. Las proyecciones de la energía oceánica apuntan a instalaciones en forma de parques, parecidos a los eólicos. En el caso de los “Pelamis”, se habla de “granjas de olas” que pueden ocupar sobre un kilómetro cuadrado. Pero pese a las predicciones de los expertos que consideran a la energía mareomotriz como una de las fuentes de abastecimiento del futuro, su potencia todavía es pequeña y su explotación difícil.
BIOMASA Procedente del uso de la materia orgánica e inorgánica formada en algún proceso biológico o mecánico, generalmente, de las sustancias que constituyen los seres vivos (plantas, ser humano, animales, entre otros), o sus restos y residuos. El aprovechamiento de la energía de la biomasa se hace directamente (por ejemplo, por combustión), o por transformación en otras sustancias que pueden ser empleadas más tarde como combustibles o alimentos.
REPORTAJE
16
Existen diferentes tipos o fuentes de energía biomasa; son los siguientes: BIOMASA NATURAL. Es la que se encuentra en la naturaleza sin intervención humana; por ejemplo, los desechos naturales de un bosque. BIOMASA RESIDUAL SECA. Productos sólidos desechados por las actividades agrícolas y ganaderas, las forestales y de los procesos de las industrias agroalimentarias y de transformación de la madera. Son el estiércol, la paja, el orujo, etc. BIOMASA RESIDUAL HÚMEDA. Vertidos denominados “biodegradables”: aguas residuales urbanas e industriales y residuos ganaderos. La fermentación de este tipo de biomasa genera un gas (biogás) que se combustiona. CULTIVOS ENERGÉTICOS. Cultivos realizados expresamente para producir biomasa transformable en biocombustible. Se encuentran en este grupo el maíz y el girasol.
Fotografía: Alex Proimos
NUCLEAR, LIMPIA PERO NO RENOVABLE Se basa en la generación de calor mediante la fisión de los núcleos atómicos del uranio y la posterior transformación del calor en energía eléctrica. Es de gran importancia en algunos países, por ejemplo en Francia, donde representa más del 75% del consumo total. Uno de los mayores inconvenientes del uso de energía nuclear son las consecuencias catastróficas que tienen los accidentes, como se hizo patente con la catástrofe de Chernobyl de 1986, o en la historia reciente, con el terremoto y posterior tsunami de Japón, cuyas consecuencias están por verse tras las fugas en Fukushima. La energía nuclear es limpia desde el punto de vista de que no emite dióxido de carbono a la atmósfera, así como otras emisiones que se generan de los combustibles fósiles. Pese a esto, el peligro de contaminación radioactiva directa y las dificultades existentes para almacenar y eliminar los residuos nucleares hacen que la población y muchos gobiernos se opongan. Por ejemplo, Italia renunció expresamente al uso de este tipo de energía. EL FUTURO ENERGÉTICO DE CHILE Según los expertos, Chile cuenta con óptimas condiciones para el desarrollo de energías renovables o alternativas a lo largo de su extensa y escarpada geografía. Y aunque todavía están en etapa de introducción, en algunos casos, su historia se remonta a años atrás. Por ejemplo, el uso de la energía solar comenzó a darse en las salitreras con el objetivo de desalinizar agua. Hoy día, su principal utilidad está radicada en la
zona norte del país (Región de Arica y Parinacota, así como en Coquimbo) y en áreas alejadas con carencia energética. En cuanto a su despegue comercial, el mercado local cuenta con una variada oferta de equipos de calentadores solares térmicos y fotovoltaicos nacionales. También existen al menos una veintena de empresas registradas en el campo de servicios de instalación y mantención de equipos solares. Respecto a la biomasa, la abundante producción de celulosa (entre otros procesos industriales) genera numerosos residuos energéticos que son aprovechados para dar electricidad e inyectarla a la red. En Valparaíso y Santiago ya se emplea el biogás extraído desde los vertederos de basura como componente del gas ciudad. Además, en poblaciones rurales, es una fuente importante de generación de calor. Al igual que sucede con la energía mareomotriz, el potencial de la energía eólica todavía está por medirse. Junto a la Comisión Nacional de Energía, varias empresas han realizado evaluaciones del viento en distintas regiones. Entres los proyectos eólicos en funcionamiento, destaca la central Alto Baguales, que fue el primer parque eólico conectado al sistema eléctrico de Aysén (año 2001). En la localidad de Canela (Región de Coquimbo), opera desde 2007 el primer parque eólico conectado al sistema interconectado central (SIC), con 11 aerogeneradores de 1,65 MW cada uno y con una generación anual esperada de 46.000 MWh. En Chile, la energía hidroeléctrica es el recurso renovable más utilizado debido a las condiciones geográficas y climáticas, sobre todo en el centro-sur. Representa alrededor del 50% de la matriz eléctrica del país. En el Sistema Interconectado Central (SIC), que suministra energía al servicio público desde Taltal hasta la Isla Grande de Chiloé (zona donde vive el 91% de la población), existen 18 centrales hidráulicas que suman en potencia de 2.182 megawatts (MW). NUESTRO POTENCIAL GEOTÉRMICO Chile está emplazado en la mayor cadena volcánica de la Tierra, y se calcula que un 20% de los volcanes activos en el mundo están ubicados
17 REPORTAJE
Los usos de la biomasa en aplicaciones energéticas son principalmente la producción de gas, energía calórica (térmica) y energía eléctrica. En 2009, la contribución de la biomasa superó más que dos terceras partes (el 68.6 %) de todo el consumo de energía renovable primaria en Europa, según la propia Comisión Europea. En el Tercer Mundo, la biomasa es la principal fuente de energía empleada para usos domésticos por más de 2.500 millones de personas.
Eficiencia energética: Reducción del consumo de energía manteniendo los mismos servicios energéticos, sin disminuir el confort y calidad de vida, protegiendo el medio ambiente, asegurando el abastecimiento y fomentando un comportamiento sostenible en su uso. DOI: 10.7578/cienciajoven.20123
Fotografía: LDLH
REPORTAJE
18
en territorio nacional. Esta locación otorga un potencial geotérmico estimado de 16,000 MW, es decir, 1.2 veces más que la energía que el país genera actualmente a través de recursos convencionales (13,000 MW), tal como apunta el Centro de Excelencia en Geotermia de los Andes, CEGA, en su página web. Según lo señalado, se deja entrever que el camino por recorrer en cuanto a la implementación de las energías renovables en Chile es largo y costoso, pero es importante destacar que se ha convertido en un eje estratégico a la par que necesario para garantizar el desarrollo futuro. En enero el gobierno presentó la Estrategia Nacional de Energía (ENE) 2012 - 2030, que define los lineamientos que seguirá el país durante los próximos años para alcanzar una meta de sobre el 20% de abastecimiento energético “verde”. Los objetivos pasan por fomentar una matriz energética más limpia y diversificada, una misión en la que no solo el gobierno, sino también investigadores, universidades, emprendedores y la ciudadanía en general jugarán un papel más que crucial, necesario.
FotografĂa proporcionada por la Escuela MatrĂztica de Santiago
ENTREVISTA
ENTREVISTA A HUMBERTO MATURANA
“Todos somos ignorantes de casi todo y siempre los otros nos enseñan con su vivir” Por: Laura de las Heras Andrada
Es uno de los científicos chilenos más destacados e internacionales. Biólogo y epistemólogo, comenzó su carrera estudiando Medicina en la Universidad de Chile, pasando después por la University College London gracias a una beca de la Fundación Rockefeller y por la Universidad de Harvard, donde obtuvo su doctorado en Biología. Sus postulados han traspasado las disciplinas propias en las que trabaja, llegando a abarcar la PSICOLOGÍA, la EDUCACIÓN, incluso la POLÍTICA. Concretamente, revolucionó el mundo de la ciencia con su teoría biológica del conocimiento que él mismo explica a continuación. En la actualidad se desempeña como docente en el Instituto de Formación Matríztica, del que es fundador, donde intenta explicar junto a sus colegas las experiencias desde las experiencias. Y, además de lo anterior, concede entrevistas para tratar de motivar con su ejemplo a futuros científicos. Hablamos de Humberto Maturana Romesín (Santiago de Chile, septiembre de 1928), Premio Nacional de Ciencias de 1994.
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Fotografía proporcionada por la Escuela Matríztica de Santiago
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Cuando era niño, ¿qué hecho motivó o de qué manera surgió su interés por la ciencia? Mi madre apoyó siempre mi curiosidad de niño por los animales y las plantas, y por como estaban hechos. Respetó mis preguntas por la vida y la muerte.
nada de ello si es que sucedió. Los premios son regalos que nos hacen quienes nos quieren y respetan, no tienen nada que ver con merecimientos. Para mí el Premio Nacional de Ciencias fue un regalo maravilloso pues mostraba que mis colegas me querían y respetaban como persona y como científico.
¿Por qué decidió estudiar Medicina? ¿Y después Biología?
¿Quiénes son aquellas musas o genios que han inspirado su quehacer?
Yo quería estudiar Biología, pero en esa época (1948) no era posible hacerlo fuera de las profesiones médicas y docentes. Por ello entré a estudiar Medicina primero y acepté luego una beca para ir a Inglaterra a estudiar Anatomía y después a USA a estudiar Biología en Harvard.
Las musas siempre son íntimas pues tocan el alma, los genios inspiradores son íntimos también pues tocan el intelecto, y he tenido muchos de ambos. Su presencia está en comentarios o sugerencias que hacen muchas veces tal vez sin saberlo. “Hazlo tú mismo”, “tú estas tocado por el espíritu”, “te amo así”, “si quieres decir algo nuevo tienes que cambiar el lenguaje”, “¿y por qué tendría que ser así? …
¿Cómo resumiría su experiencia instruyéndose en el extranjero, especialmente en Harvard? Fue una buena experiencia, sobre todo porque actué siempre bajo la tranquilidad de confiar en mi mismo sin pretensiones ni arrogancia, reconociendo que todo lo que había aprendido y vivido en Chile e Inglaterra sería mi verdadera riqueza intelectual para todo lo que venía o vendría después. ¿Qué significó para usted recibir una candidatura al Nobel? ¿Y el Premio Nacional de Ciencias en 1994? Yo no creo el cuento de que fui propuesto para el Nobel. Ese cuento es apócrifo. Nuca supe
¿Cómo explicaría a los lectores, sobre todo a los más jóvenes, qué es la Biología del Conocimiento? La Biología del Conocimiento aparece en el momento en que uno quiere explicar el conocer como un suceder biológico, y uno deja de tratarlo como un tema de la Filosofía. En el momento en que uno hace eso y un busca los “sucederes” biológicos (esto es, los “sucederes” del vivir cotidiano), que ocurren en las situaciones en que decimos que sabemos o conocemos, que otros
¿Qué le llevo a indagar sobre el amor? ¿Hay alguna motivación poética o romántica detrás? Ni la poesía ni lo romántico, sino de la pregunta “¿cómo debe haber sido el convivir de modo que surgiese el lenguaje como un aspecto del convivir sin propósito o intención orientadora en un convivir sin lenguaje?”; “¿Cuál es la emoción que hace eso posible?”. Y las respuestas se hacen aparentes si uno mira sin supuestos ni prejuicios como sucede ahora con el bebé en la relación materno-paterno infantil. Piénsenlo. Si saben mirar verán el convivir en el amar y la ternura. ¿En qué se encuentra trabajando actualmente? En la Escuela Matríztica de Santiago lo que nos ocupa son las preguntas: “¿Cómo es que a las personas nos importa lo que le sucede a otras personas?”; “¿Cómo es que a veces cultivamos la discriminación y la agresión?”; “¿Es esto un tema de la Filosofía, la Política, la Religión o la Biología?” Este centro lo fundamos con mi colega Ximena Dávila y nuestros colaboradores con quien desarrollamos y seguimos las consecuencias de lo que mencioné más arriba, en un ámbito que hemos llamado Biología-Cultural.
En otras entrevistas se deja entrever que en su faceta como profesor buscaba enseñar de una manera lúdica, desde la experiencia. ¿Opina que falta un poco de eso en la enseñanza primaria? La gran riqueza de cada persona es su historia, cualquiera sea su edad y su circunstancia. Lo que frecuentemente los profesores y profesoras hacemos es no respetar esa historia en nuestros alumnos, cualquiera sea su edad y origen. El abrirse a la experiencia es respetar esas historias. Eso es lo que yo hacía. Falta mucho de ese respeto y aprecio por la riqueza fundamental con que los niños llegan al jardín, la escuela o la universidad. ¿Qué cualidades cree que han de tener o trabajar los futuros científicos? Respetarse a sí mismos y a los otros, sabiendo que todos somos ignorantes de casi todo y siempre los otros nos enseñan con su vivir. No es el acuerdo lo fundamental, es la colaboración en la reflexión y el mutuo respeto. ¿Qué temáticas a su parecer van a ser las más importantes a abordar por la ciencia en los años venideros? La sobrepoblación, la arrogancia del deseo de crecer y enriquecerse independientemente del costo, y la armonización de la antroposfera y la biosfera. DOI: 10.7578/cienciajoven.20124
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saben o conocen, todo aparece en su simpleza fundamental y sólo tenemos que seguir las consecuencias de ello. “¿Sabes como hacerlo papá?”
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CAMPAMENTO CIENTÍFICO 2012
Fotografía: Catherin Marulanda Sepúlveda.
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Experiencias para toda la vida
Una excepcional aventura de aprendizaje vivieron 30 jóvenes del país al participar en el primer campamento científico nacional Kimlu, que se celebró entre el 4 y el 10 de enero de 2012 en la Región de Valparaíso. Fueron siete intensos días de experiencias significativas que contribuyeron a cambiar la forma de entender el mundo a cada uno de los integrantes ya que disfrutaron de charlas ofrecidas por destacados científicos nacionales, fueron parte de expediciones a entornos naturales y tuvieron la oportunidad de conocer e intercambiar visiones con sus pares provenientes de diversas latitudes de Chile.
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Concretamente se realizó una expedición al Parque Nacional La Campana, enclavado en la comuna de Olmué, perteneciente a la provincia de Marga Marga. Tuvo por objetivo generar un vínculo con la naturaleza, incluyendo trekking, reconocimiento de flora y fauna y el empleo del método científico para estudiar la zona en su biodiversidad y geografía. El equipo fue guiado por profesionales de la agronomía, biología y diversas ramas de la ciencia. De igual forma, acudieron a la zona costera de Quintay y practicaron buceo para descubrir el fondo submarino del sector. Una parte relevante del programa fueron las visitas de destacados científicos y profesionales nacionales e internacionales como la Doctora Bárbara Saavedra, Directora para Chile de Wildlife Conservation Society (WCS), quien expuso sobre la importancia de la conservación de la biodiversidad y los esfuerzos de WCS en Tierra del Fuego y en el mundo; el ingeniero Eduardo Labarca, quien compartió su experiencia en el desarrollo de la tecnología y estadía en Singularity University; y la Doctora Cecilia Hidalgo, bioquímica y Premio Nacional de Ciencias, quien abordó su campo de estudio y su experiencia como científica. Tuvo una participación especial el Doctor en Biología de la Universidad de Harvard, Humberto Maturana, reconocido por su Premio Nacional de Ciencias. El Doctor Maturana fue el encargado de inaugurar Kimlu 2012 en el Teatro de Viña del Mar, junto a autoridades y los impulsores de la Fundación Ciencia Joven, Marjorie Parra y Oscar Contreras. En este contexto, Humberto Maturana llamó a los jóvenes a ver la ciencia como una disciplina viva y apreciarla en lo cotidiano. Además repasó ciertos aspectos fundamentales del papel del científico, poniendo énfasis en una característica que él considera central: “les gusta explicar”, afirmó. Finalizando el encuentro se dio el tiempo para responder las preguntas de algunos jóvenes y para firmarles los libros y las poleras que con tanto entusiasmo le ofrecían de cara a conseguir un recuerdo del inolvidable momento. “Como Fundación estamos muy felices de los resultados obtenidos durante esta ardua
semana de trabajo. Lo que nos unió fue la ciencia y la tecnología por lo que estamos seguros de que estos jóvenes serán los próximos científicos y destacados profesionales que Chile necesita” indicó Oscar Contreras, Director Ejecutivo de Fundación Ciencia Joven.
Significado de la palabra “Kimlu”: En Mapudungun, lengua hablada por el pueblo mapuche, significa ciencia, saber, conocer. DESPERTANDO VOCACIONES CIENTÍFICAS Kimlu es un genuino programa nacional de valoración de la ciencia y fomento de las vocaciones científicas impulsado por la Fundación Ciencia Joven. Una suma de 24 participantes de entre 146 candidatos fueron seleccionados a través de un sistema de postulación nacional, teniendo en cuenta su interés y aptitudes para la ciencia, reconocimientos o premios a nivel local, nacional e internacional. Los otros 6 participantes se seleccionaron a través de ferias asociadas, específicamente la Feria Científica Nacional Juvenil del Museo Nacional de Historia Natural y de la Feria Nacional de la Ciencia y Tecnología del Biobío, donde los adolescentes expusieron sus investigaciones y fueron evaluados oralmente. La procedencia geográfica de los escogidos incluyó prácticamente todas las regiones del país, siendo éstas: Arica y Parinacota, Tarapacá, Antofagasta, Atacama, Valparaíso, Metropolitana, Libertador Bernardo O’Higgins, Maule, Biobío, Araucanía, Los Ríos, Los Lagos y Magallanes. Los beneficiados, con edades comprendidas entre los 14 y 18 años, recibieron una beca que otorgó la Fundación Ciencia Joven, la cual cubrió sus gastos de traslado, hospedaje y alimentación. “Kimlu significó mucho para mí, cambió mi perspectiva de la vida; jóvenes de todo el país
Fotografía: Escuela Matriztica de Santiago.
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Jóvenes saludan a Humberto Maturana, tras la charla que impartió en la inauguración del campamento.
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Participantes de la primera edición del Campamento Científico Kimlu. Enero de 2012.
Fotografía: Deania González.
Fotografía: Catherin Marulanda Sepúlveda.
Fauna del Parque Nacional La Campana, Región de Valparaíso.
Un total de 30 jóvenes de diferentes lugares del país fueron los protagonistas de Kimlu 2012.
OBJETIVOS DE KIMLU Se trata de un programa de alta exigencia, trabajo en equipo y discusión crítica, en la cual los estudiantes deben usar sus conocimientos e ingenio para la resolución de problemáticas con un enfoque científico. Como objetivos específicos, Kimlu busca promover el cuidado y apreciación de las riquezas naturales de Chile, en especial de sus reservas y parques nacionales. Además pretende fomentar el liderazgo, la innovación y el desarrollo de habilidades personales y sociales. Las actividades académicas concretadas se presentaron mediante entretenidas estrategias didácticas y estuvieron enfocadas en aumentar el nivel de conocimientos de los estudiantes. Los jóvenes mostraron una entusiasta participación, cumplieron las tareas dadas y trabajaron en equipos junto a cada monitor designado, desarrollando aspectos actitudinales.
“Fue una gran escuela de vocación científica desde la que me proyecto a lograr grandes cosas”. Pedro Copaja, alumni Kimlu 2012.
“Estamos seguros de que estos jóvenes serán los próximos científicos y destacados profesionales que Chile necesita”. Oscar Contreras, Director Ejecutivo de la Fundación Ciencia Joven.
Fotografía: Hugo Labrín.
Los beneficiarios efectuaron prácticas de buceo. Durante las expediciones científicas, los jóvenes encontraron distintas especies de insectos.
Fotografía: Catherin Marulanda Sepúlveda.
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compartimos nuestras experiencias en ciencias y sobre nuestras aspiraciones”, indicó Valentina Padilla, estudiante de tercer año de educación media (año 2011) de la Región del Biobío. Cabe destacar que los jóvenes estuvieron acompañados en todo momento por el staff de la Fundación y por 9 monitores universitarios, quienes también resultaron escogidos entre 50 postulantes para ser parte de la iniciativa. “Kimlu nos sirvió para formar redes y quizás proyectos e investigaciones a futuro. También para generar conciencia de que aquella gente libre pensante no sólo tiene la tarea de idear y analizar la realidad, sino que también aportar concretamente a ella de manera eficiente y creativa”. Así transmitió su visión Catterina Díaz, alumna de cuarto año de enseñanza media en 2011, quien espera poder participar en futuras versiones del campamento ya como universitaria.
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También se efectuaron evaluaciones formativas, grupales e individuales, que permitieron resolver dudas de los mismos estudiantes. Las evaluaciones llevadas a cabo al comenzar y en la etapa final de Kimlu demostraron que los estudiantes lograron aumentar su nivel de conocimientos y desarrollar habilidades después de las actividades académicas realizadas durante el campamento, enfocadas en la investigación y el método científico. “Tras la semana, crecí mucho académicamente y también formé lazos para toda la vida; rescato el amor por la ciencia de todos los organizadores y charlistas que pudieron traspasarnos a nosotros, a los ‘kimlunianos’. En resumen, para mí fue una gran escuela de vocación científica desde la que me proyecto a lograr grandes cosas en el ámbito profesional”, comentó el alumno de Arica, Pedro Copaja. Kimlu 2012 contó con el patrocinio de UNESCO y CONAF, con los auspicios de CONICYT, del Club de Ciencias Chile, de la Universidad Andrés Bello y de Producciones Digitales; y con la colaboración de el Centro de Investigación Marina Quintay (CIMARQ) de la Universidad Andrés Bello, la Ilustre Municipalidad de Viña
del Mar, el Programa de Naciones Unidas para el Medio Ambiente (UNEP), PF, el programa de Radio Cooperativa “Tecnociencia” y la Asociación Chilena de Periodismo Científico (ACHIPEC). Actualmente el equipo de Fundación Ciencia Joven ya se encuentra preparando lo que será Kimlu 2013, a realizarse nuevamente en la Región de Valparaíso. Entre las novedades, el campamento tendrá una duración de nueve días y aumentará sus cupos a 35. “Estamos preparando una segunda versión muy potente, con grandes personalidades de la ciencia y la tecnología a nivel nacional, ratificando nuestro interés por desarrollar el pensamiento y el método científico en los jóvenes del país y, por supuesto, con el background de la experiencia 2012”, comentó Eduardo Guzmán, Coordinador Nacional Programa Kimlu Campamento Científico. El periodo de postulación para monitores y jóvenes participantes es hasta octubre de 2012. Toda la información, bases y documentos necesarios están disponibles en la página web de la Fundación Ciencia Joven: www.cienciajoven.cl.
DOI: 10.7578/cienciajoven.20125
“Kimlu significó mucho para mí, cambió mi perspectiva de la vida”. Valentina Padilla, alumni Kimlu 2012.
Taller de Biotecnología impartido por científicos de la Universidad Andrés Bello. Fauna Parque Nacional La Campana, Región de Valparaíso.
Fotografía: Jean-Pierre Lassalle.
Visita y trabajo en el Centro de Investigación Marina Quintay.
Fotografía: Catherin Marulanda Sepúlveda
Fotografía: Catherin Marulanda Sepúlveda
NOTICIAS Y CONVOCATORIAS
Alumni de Kimlu 2012 visitó la Antártica tras ganar cita de investigación escolar
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Una de las convocatorias más importantes a nivel de investigación científica hecha en la escuela es la Feria Antártica Escolar (FAE), certamen que desde hace ocho años organizan el Instituto Antártico Chileno (INACH) y la Fuerza Aérea de Chile (FACH). Busca fomentar la vocación científica de los estudiantes del país mediante el desarrollo de proyectos de investigación bibliográficos y experimentales vinculados al tema antártico. Como premio, los ganadores participan en una expedición al continente blanco. Y es precisamente en la última Expedición Antártica Escolar realizada durante el mes de febrero donde participó Tamara Covacevich, estudiante de cuarto medio de The British School de Punta Arenas y alumni de Kimlu 2012, campamento científico organizado por Fundación Ciencia Joven. Tamara fue parte de la delegación que estuvo compuesta por 18 alumnos y 9 profesores, provenientes de las ciudades de Antofagasta, Valparaíso, Concepción, Hualpén, Valdivia, La Unión, Osorno y Punta Arenas. “La experiencia resultó ser más maravillosa de lo que pensaba. Fueron cinco días llenos de actividades, entre ellas, las visitas a la base rusa,
china y coreana, que me acercaron el concepto de cooperación internacional que se siente en el continente blanco. También, tuvimos dos trabajos en terreno, uno en el cerro fósil con el paleo-biólogo Marcelo Leppe y otro en el domo del glaciar Bellinghausen con el glaciólogo Ricardo Jaña, ambos científicos del INACH. Sumado a lo anterior, tuvimos una serie de charlas donde participaron un ecólogo de Finlandia y otro experto de Estonia, por lo que fue una experiencia científica de gran valor”, destacó Tamara. La joven puntarenense logró su billete a la Antártica tras obtener el primer lugar de la categoría bibliográfica en la VIII Feria Antártica Escolar, con un trabajo titulado “Intentando resolver un puzzle biogeográfico: Antártica y sus fuentes hidrotermales”.
¡Nuevo libro de astronomía para niños y jóvenes! “Universo: Ciencia y Ficción... ¡qué (no) te cuenten cuentos!”, es el título del último libro publicado por la astrónoma y Premio Nacional de Ciencias Exactas, María Teresa Ruiz. El texto, de 79 páginas, responde preguntas formuladas por niños y niñas de Chile en decenas de conferencias impartidas por la científica en su tarea como divulgadora. ¿Cuánto más va a vivir el Sol?, ¿qué es un agujero negro? o ¿de qué están hechos los cometas?, son algunos ejemplos. El texto cuenta con bellas ilustraciones, fotografías a todo color proporcionadas por la Administración Nacional de Aeronáutica del
Espacio (NASA) y por el Observatorio Europeo Austral (ESO), y material escrito inédito. “Los niños deben aprender esta ciencia porque nuestro país es la capital de la astronomía del mundo; los próximos grandes descubrimientos se harán desde suelo chileno y muy probablemente sean nuestros niños los primeros en tener la certeza que no estamos solos en el universo”, afirmó la científica. El libro fue confeccionado en conjunto con la escritora Margarita Schultz, quien ya había trabajado con Ruiz en el libro “Voces del Universo”. El nuevo texto se realizó con aportes del Centro de Astrofísica Fondap y ya se encuentra a la venta en diversas librerías del país.
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Alumno de Antofagasta obtuvo el segundo lugar en el Campeonato Mundial de Microsoft Office Compitiendo con más de 300.000 mil estudiantes de distintos colegios y universidades de 70 países, el alumno el Liceo B-13 Dominga Herrera Rivera de Antofagasta, Kevin López Brante, obtuvo el segundo lugar en la categoría PowerPoint 2010 en el Campeonato Mundial de Microsoft Office 2012. Otros cinco estudiantes chilenos de entre 17 y 22 años representaron al país en este certamen celebrado en Las Vegas, Estados Unidos, tras resultar seleccionados en la fase nacional del campeonato. “Después de lograr el triunfo en Chile, no pensé nunca llegar a estas instancias (…)
estaba tranquilo, creo que eso me dio la confianza para lograr un buen puntaje. Estoy muy contento, ya que esto es premio a mi esfuerzo y perseverancia”, declaró Kevin López. Tras este éxito, Seminarium Certificación, empresa organizadora del primer Campeonato Nacional de Microsoft Office, ya ha abierto las postulaciones para la segunda versión en su sitio web www.certificacion.cl/competencia. De aquí saldrán los representantes chilenos para la competencia mundial 2013 a celebrarse en Washington, Estados Unidos.
Jóvenes pueden aprender ciencia mediante innovador cómic on-line Con el objetivo de acercar la ciencia a los jóvenes de manera divertida y entregar material de alta calidad a docentes, el Instituto Milenio de Neurociencia Biomédica (BNI), de la Universidad de Chile, creó vía web el cómic llamado “Dendros” (www.bni.cl/dendros/). Se trata de una plataforma que tiene por misión explicar específicamente temas de neurociencia agregando herramientas actuales
de carácter interactivo. La directora ejecutiva BNI y una de las encargadas de contenido, Dra. Paola Cañón, explicó que el proyecto fue todo un reto, ya que generalmente los temas de ciencia se asocian a algo difícil de entender, “probablemente porque las estrategias para enseñarlo no han ido modernizándose con la rapidez de otras áreas “.
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Programa “Tecnociencia” prepara nueva temporada en Canal 13C trando en terreno algunos de los proyectos que se están desarrollando en Chile y otros países en el ámbito de la ciencia, salud, tecnología y medioambiente. La producción audiovisual pretende demostrar que este tipo de temáticas son entretenidas, mejoran la calidad de vida y son esenciales para la innovación y el desarrollo del país. Los capítulos pueden verse on-line entrando en la página web www.tecno-ciencia.cl.
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Después de haber estado tres años al aire en Radio Cooperativa y debutar con dos series de capítulos en televisión durante 2012, el programa “Tecnociencia” prepara su tercera temporada en las pantallas de Canal 13 cable, el que será trasmitido en 2013 y tendrán una duración de 1 hora, en una realización a cargo de la productora Neurona Group. Mediante los nuevos episodios, la periodista científica Andrea Obaid continúa mos-
Ganadores reconocimiento Ciencia Joven 2012 El Reconocimiento Ciencia Joven, otorgado por nuestra Fundación, es un premio que se otorga en diversas ferias científicas escolares a lo largo del país. Tiene por objetivo premiar y reconocer el espíritu, interés y excelencia por la ciencia demostrado por los jóvenes en la realización de su proyecto de investigación. Este año, el reconocimiento fue entregado a 8 destacados jóvenes de Santiago, Chillán y Valdivia, los cuales obtuvieron, junto a ser galardonados con el reconocimiento, una beca a Kimlu Campamento Científico 2013, que se realizará entre el 7 al 17 de enero.
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Crean minisubmarino para explorar el fondo del mar online plataforma turística. Inicialmente, el proyecto AcquatiCo, contó con el apoyo económico de Start-Up Chile, un programa para emprendedores creado por el Gobierno de Chile y ejecutado a través de Corfo con Innova Chile. El proyecto busca tener en aguas chilenas el primer robot submarino turístico vía web existente a nivel mundial, que permitirá descubrir y dar a conocer nuestros espectaculares lugares submarinos a personas de cualquier parte del mundo.
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Chileno y consejero de la fundación ciencia joven, Eduardo Labarca, creó AcquatiCo, una plataforma de exploración del océano vía Internet, mediante la cual cualquier persona podrá operar submarinos de forma remota, localizados en impactantes atractivos submarinos alrededor del mundo. La visión es estrechar el vínculo que de los humanos con el mundo submarino para fomentar su conservación, conocimiento y difusión social mediante esta
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115 a単os de la Revista Chilena de Historia Natural Patricio A. Camus Editor Jefe, Revista Chilena de Historia Natural E-mail: rchn@ucsc.cl
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SOBRE LA REVISTA Y SU FUNDADOR En 1897, el profesor de Valparaíso Carlos Emilio Porter Mossó (1867-1942), fundó la Revista Chilena de Historia Natural (en adelante RCHN) con la intención literal de impulsar la investigación “chilena” en el campo de la “historia natural” (nombre dado en esa época al estudio biológico de la naturaleza), aunque tal vez no imaginó que llegaría a ser una de las revistas científicas más antiguas en Hispanoamérica y el mundo. Porter dirigió RCHN por 44 años, y su enfoque innovador, visionario y riguroso logró que fuera reconocida en otros países, recibiendo varias distinciones internacionales y atrayendo a importantes investigadores y ganadores del Nobel a publicar trabajos en ella. Más allá de su íntimo nexo histórico con RCHN, Porter fue de hecho un figura central en el desarrollo, institucionalización, descentralización e internacionalización de la ciencia naturalista chilena entre los siglos XIX y XX, a tal punto que su obra personal constituye por sí sola un período brillante de nuestra historia científica. La energía, capacidad, creatividad y emprendimiento desplegados por Porter fueron extraordinarios para un científico de su época, y sus logros curriculares rivalizan con los de cual-
quier premio nacional de ciencias moderno, ya que por ejemplo: publicó más de 400 artículos y libros (una productividad que muy pocos alcanzan); fue miembro de 69 sociedades científicas de Chile, Latinoamérica, Europa y EE.UU.; colaboró en 21 revistas científicas chilenas y extranjeras; fundó y dirigió RCHN, el Boletín del Museo de Historia Natural de Valparaíso y los Anales de Zoología Aplicada; fundó y/o dirigió 6 sociedades científicas chilenas y extranjeras, y 5 institutos, laboratorios y museos en distintos lugares de Chile; y fue profesor y catedrático honorario en varias instituciones chilenas y extranjeras, recibiendo 18 premios y distinciones en Argentina, Brasil, EE.UU., España, Francia, Inglaterra, Perú y Venezuela, y dos Doctorados Honoris Causa en Francia y EE.UU. En este contexto, Porter fue sin duda un gran impulsor y embajador de la ciencia chilena, aunque su lugar en nuestra historia aún no es reconocido apropiadamente. LA HISTORIA RECIENTE DE RCHN Luego de la muerte de Porter en 1941, RCHN enfrentó algunos problemas en su continuidad, pero en 1983 fue traspasada a la Sociedad de Biología de Chile, donde inició su etapa
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moderna en manos de otro gran impulsor de la ecología y las ciencias ambientales en Chile, el Dr. Ernst R. Hajek Girardi. Con la conducción también visionaria de Hajek, RCHN retomó rápidamente su regularidad y estándares, y en 1985 fue aceptada en el prestigioso grupo mundial de revistas ISI (sigla del “Institute for Scientific Information”, hoy reemplazado por Thomson Reuters), un sistema internacional de información que reúne a las publicaciones de mayor calidad e impacto. Desde entonces, RCHN ha seguido ampliando sus fronteras. De hecho su Comité Editorial está formado por científicos de varios continentes y la revista misma es bilingüe (español e inglés), ya que en ella publican investigadores de todo el mundo. Así mismo, los temas en que se enfoca RCHN son una versión moderna de la historia natural, representada por áreas de gran amplitud como la ecología, biogeografía y evolución. Como otras revistas, la principal misión de RCHN es validar científicamente el conocimiento que generan los investigadores y publicar sólo los trabajos que superan la calidad mínima aceptable a nivel internacional. Esta validación es llamada revisión por pares (“peer review” en
inglés), un proceso donde cada trabajo es evaluado por revisores independientes y especialistas en el tema (los pares), que juzgan la validez y calidad de sus planteamientos, métodos y conclusiones. Los editores son los encargados de conducir el proceso, seleccionando a los pares evaluadores, y finalmente decidiendo si la publicación del trabajo debe ser aceptada o rechazada. Pero las revistas también tienen pares (otras revistas en la misma disciplina), y sistemas como ISI evalúan y comparan periódicamente su calidad a través de diversos índices de impacto. Actualmente RCHN es la revista con mejor impacto internacional entre sus pares de Hispanoamérica, algo que Porter quizá tampoco imaginó, pero que probablemente habría deseado. EL PROPÓSITO FINAL DE ESTA NOTA Además de entregar información general, esta nota tiene otro objetivo importante: usar RCHN como ejemplo típico de una revista científica profesional, para familiarizar al lector con las características esenciales del proceso de producción de conocimiento científico, y en este sentido la revista puede aportar algo más. Ciertos artículos de RCHN pueden resultar algo
Portadas de dos números de la Revista Chilena de Historia Natural, separados en el tiempo por más de un siglo. A la izquierda, una del año 1900 (fuente: http://bibliomaniachilena. blogspot.com) en sus inicios bajo la dirección de Carlos Porter, y a su derecha otra de 2008 (fuente: http://rchn.biologiachile.cl) en su estilo actual.
complejos, pero gran parte de su información es accesible para los no especialistas y puede ser útil o de interés en varias formas, por lo cual invitamos a los estudiantes y profesores de secundaria a conocer más de RCHN y aprovechar sus recursos. Dado que bases de datos como ISI, SciELO y otras no pueden albergar el volumen de datos de RCHN, recomendamos visitar nuestro sitio Web oficial en español (disponible también en inglés y parte en portugués), que además de otorgar acceso libre a las publicaciones ofrece información sobre todos los aspectos pertinentes de la revista: http://rchn.biologiachile.cl/es/index.php. Por último destacar algunos contenidos relevantes del sitio, esperando que ayuden a comprender cómo funciona el proceso de publicación desde el punto de vista de los autores y editores, algo importante para apreciar e interpretar los datos científicos que recibimos en forma cotidiana y que puede interesar a quienes desean convertirse en futuros científicos y publicar sus trabajos: Página inicial: resume las principales características de RCHN y sus índices de impacto, y un mapa con estadísticas de visitas y los lugares desde donde es consultada la revista. Página “Contenidos”: incluye un motor de búsqueda, y una lista de los números de RCHN publicados desde 1897, con enlaces que
dirigen a sus artículos (disponibles en PDF); entre otras opciones, puede ser de interés seleccionar una secuencia de artículos de distintas épocas para analizar cómo ha evolucionado el tipo y complejidad de sus temáticas, lo cual refleja muy bien los cambios que ha experimentado la ciencia naturalista en más un siglo. Página “Cuerpo Editorial”; lista de los editores de RCHN, varios de sus nombres con enlaces a páginas personales, permitiendo conocer quiénes son, qué hacen y dónde trabajan. Página “Información para Autores”: es un documento oficial de RCHN que detalla la política editorial de la revista, los tipos de trabajos que se publican y sus características, el proceso de revisión que siguen los trabajos, y las normas y exigencias de publicación que deben seguir los autores interesados en someter sus trabajos. Otro enlaces que pueden ser de interés son los siguientes: Sociedad de Biología de Chile: http:// www.biologiachile.cl/ Revista Biological Research: http://www. biologiachile.cl/biological-research.php DOI: 10.7578/cienciajoven.20128
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CRÓNICA DE VIDA
Mi camino en la ciencia ESTUDIANTE DE COPIAPÓ
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uando supe que podría escribir este artículo sentí que era una excelente oportunidad para, en primera instancia, hacer una reflexión sobre el pasado que está cargado de experiencias y emociones, pero también para plasmar cuán diversos y profundos son los caminos a los que la ciencia conduce. Es este, por tanto, un intento de invitar a todo lector relacionado con las ciencias a trabajar y soñar más alto. Mi nombre es José Rocha, tengo 17 años, comenzaré a cursar mi último año de enseñanza media en la Escuela Técnico Profesional, un colegio ubicado en Copiapó, norte de Chile, lugar donde vivo. Creo prudente comenzar diciendo que al observar la gente y el entorno que nos rodea, es coherente señalar que la sociedad actual está inevitable y permanentemente vinculada a la ciencia. Somos científicos innatos, tenemos habilidades para indagar, para recolectar, interpretar y concluir respecto a nuestras especulaciones que encuentran albergue en la realidad.
Por José Rocha Aunque esto es hecho inconscientemente, al añadirse la voluntad se forma un científico y es precisamente esa voluntad la que marcó mi niñez: una profunda curiosidad por el medio ambiente, por la naturaleza del cuerpo humano y la necesidad de desarmar juguetes y disfrutar de sus circuitos, engranajes y motores. Debo agradecer a mi familia por fomentar tales actitudes. Al entrar a la educación básica no puedo recordar la existencia de una voluntad consciente por ser un científico. Sin embargo, al llegar a quinto básico me fue posible ser parte del club de ciencias de la escuela. Recuerdo aquellas tardes en las que recolectábamos el papel utilizado en el colegio y en los alrededores; también el regar las dos docenas de cactáceas que cultivamos en el jardín como proyecto de ciencia. Comenzó a forjarse mi consciencia respecto al medio ambiente en las múltiples salidas a terreno conseguidas mediante instituciones siempre dispuestas a fomentar la formación científica.
Fotografía proporcionada por José Rocha.
Fotografía proporcionada por José Rocha.
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La breve historia se encuentra, actualmente, en la educación media. Mi primer año fue interesante, tenía nuevas asignaturas, la ciencia se hacía más accesible. A finales de ese año, fui seleccionado para las Olimpiadas de Matemáticas que se realizaron en Santiago. Generalmente, cuando se asiste a este tipo de eventos, el nerviosismo es la premisa; sin embargo, cuando se conoce a los demás participantes, sus sueños, sus ideas, su vida en general, la competencia pasa a segundo plano. En segundo medio comenzamos un proyecto de ciencias en el colegio. La idea era provocar la desinfección de objetos gracias a la radiación UV de la energía solar utilizando un dispositivo similar a un cilindro parabólico y a un horno solar. A final de este año pude asistir nuevamente a otra Olimpiada, pero esta vez a una de Química y en La Serena. Volvió a ser igual o más increíble que la primera y todavía hoy conservo amigos de aquel evento. Me devolví a mi ciudad con una medalla de bronce en mis manos, con mucha más motivación. Este episodio me llevó a postular a la escuela de verano de la Universidad de Chile, a un curso de genética humana donde pude experimentar un poco de la vida universitaria. Además de un conocimiento de excelencia, nuevamente, agradezco haber conocido a grandes personas, con grandes ideales y sueños. En el comienzo de mi tercer año de media, me vi rellenando un formulario de postulación para el National Youth Science Camp (NYSC), del cual me enteré gracias a la escuela de verano. Luego de una entrevista en inglés, supe que era uno de los cuatro seleccionados chilenos para asistir a este campamento científico en los Estados Unidos. Mi emoción era incontenible, como también la de quienes me rodeaban. Ir al National Youth Science Camp es, hasta estos momentos, la experiencia más grandiosa de mi vida. Podría escribir montones de páginas com-
pletas sobre las numerosas y variadas actividades realizadas en el campamento. Respetando el factor sorpresa que el equipo del NYSC reserva para sus seleccionados, sería prudente decir que ir a esta actividad implica ir a un país maravilloso, adentrarse en un profundo ambiente multicultural, en el que prestigiosos científicos dictan clases y dónde se realizan actividades al aire libre en los hermosos parajes de las montañas de West Virginia. Cada día trae una nueva sorpresa que no se disfruta solo, sino con las amistades que se van forjando a lo largo del mes que dura el programa. Los rostros tristes, húmedos de lágrimas en la despedida del aeropuerto, eran la prueba final de cuan intensa fue, emocional y físicamente, la experiencia. Volví a Chile y la vida retornó a su antigua normalidad, hasta que descubrí que Fundación Ciencia Joven estaba invitando a estudiantes de media a postular a la primera versión de KIMLU campamento de ciencias. No dude en hacerlo y felizmente quedé aceptado. Aunque con menor duración que el campamento en Estados Unidos, KIMLU resultó igual de increíble y emocionante. Es una semana que permanecerá en mis mejores recuerdos por siempre. En esa oportunidad nos informaron que un evento llamado Sustainable Energy Conference and Competition sería llevado a cabo en Israel y que un representante chileno podría asistir. Postulé a dicha conferencia resultando también seleccionado. Esto significó algo increíble, porque la ciencia para los jóvenes muchas veces se restringe a los libros de texto. No obstante, las distintas organizaciones y fundaciones en el mundo y Fundación Ciencia Joven en Chile, alientan este tipo de programas los cuales son enormemente fructíferos e importantes para el desarrollo de la ciencia en nuestro país. Estoy lleno de esperanzas para este nuevo reto, ansioso de conocer mi equipo de trabajo y de acercarme, otra vez, a nuevos rostros e ideas.
Quiero concluir diciendo que el camino que ofre ce la ciencia ha sido estereotipado y reducido a la imagen de un científico en un laboratorio, cuando la verdad es que amplios y diversos son los caminos del conocimiento científico. La ciencia se encuentra en cada una de nuestras actividades diarias y por tanto, es completamente compatible con diversas esferas de la vida: las actividades al aire libre, la política y las personas. Es este un llamado a incrementar paulatinamente la importancia de la ciencia en
nuestras vidas, a volvernos más críticos y encontrar un sentido a las muchas inconsciencias que suceden en nuestro entorno. La ciencia es capaz de abrir cientos de puertas, o si se quiere, posibilidades a mundos diferentes y complejos, con gentes de otras culturas e ideas. La ciencia es para mí, según este breve camino recorrido, fuente de unión entre las personas de múltiples culturas y lugares, y al mismo tiempo una herramienta para la construcción, la creación y la capacidad de conocimiento de esta realidad apenas estudiada por nosotros.
CRÓNICA DE VIDA
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Fotografías proporcionadas por José Rocha.
DOI: 10.7578/cienciajoven.20126
TURISMO Y CIENCIA
Ciudad de las Artes y las Ciencias en Valencia
Cuando la ciencia se convierte en destino
Por: Laura de las Heras Andrada
TURISMO Y CIENCIA
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E
n el antiguo cauce del Río Turia de Valencia, ciudad española bañada por las aguas del Mediterráneo, se erige un espectacular complejo de 42.000 metros cuadrados dedicado a la ciencia, la naturaleza y el arte. Se trata de la denominada Ciudad de las Artes y las Ciencias, diseñada por los arquitectos Santiago Calatrava y Félix Candela, quienes fueron fieles a la lógica de combinar arquitectura e ingeniería para dar nacimiento a grandes estructuras de inspiración futurista que, en este caso, tienen como fin la divulgación científica y cultural de un modo interesante además de entretenido. El espacio constituye en la actualidad el principal reclamo turístico de la ciudad, recibiendo más de 3,7 millones de visitas en 2011 (una cifra mayor a la del Museo del Prado de Madrid) y es uno de los 12 Tesoros de España, junto a construcciones como la Alhambra de Granada o la Basílica de la Sagrada Familia en Barcelona. Entre sus atractivos se destaca un Cine IMAX con forma de ojo, el Oceanográfico más grande de Europa y un Museo de Ciencias que integra un gran número de experiencias interactivas de cara a cautivar al público y hacer de la ciencia un panorama apto para toda la familia. Los edificios que componen la ciudad son los siguientes: L’ Hemisfèric (cine IMAX y planetario). Esta construcción representa un gran ojo humano, el ojo de la sabiduría. Simboliza la mirada y
observación del mundo que los visitantes descubren a través de sorprendentes proyecciones audiovisuales, como aquellas que trasladan a las selvas de Borneo y la sabana de Kenia para conocer a personas que rescatan orangutanes o elefantes huérfanos. La cartelera es variada y cambia con los meses. Museo de las Ciencias Príncipe Felipe. Contiene exposiciones, paneles gráficos, módulos interactivos, audiovisuales y objetos que muestran a los visitantes diversos aspectos relacionados con la ciencia, especialmente con la evolución de la vida. Por ejemplo, el público puede recorrer un impresionante “Bosque de Cromosomas” dedicado al mayor hito de la ciencia moderna: la secuenciación del ADN humano. En el edificio, los visitantes cuentan con más de 26.000 metros cuadrados para acercarse a la actualidad científica y tecnológica. Desde su inauguración en el año 2000 ya ha sido inspeccionado por más de 27 millones de personas, convirtiéndolo en un referente mundial de la ciencia interactiva. Su principal objetivo consiste en fomentar la curiosidad y el espíritu crítico, intentando sorprender y divertir al público a través de los contenidos que ofrece. Oceanogràfic. Parque marino (el mayor de Europa) que engloba los principales mares y océanos del planeta, además de 45.000 ejemplares de 500 especies marinas. Cada espacio del recinto se identifica con los siguientes
Fotografía: Javier Yaya Tur Exhibiciones del Delfinario en el Oceanográfico, “Volando con delfines”.
Fotografía: Javier Yaya Tur
Exteriores del Museo de las Ciencias Príncipe Felipe.
FotografĂa: Javier Yaya Tur
Imagen general de la Ciudad de las Artes y las Ciencias, Valencia, EspaĂąa.
TURISMO Y CIENCIA
50
ambientes acuáticos: Mediterráneo, Humedales, Mares Templados y Tropicales, Océanos, Antártico, Ártico, Islas y Mar Rojo, además del Delfinario, con 24 millones de litros de agua y una profundidad de 10,5 metros. Su arquitectura vanguardista, la distribución de los diferentes acuarios y su vocación científica, lúdica y educativa consiguen acercar el mundo marino a toda la población y sensibilizarla sobre la protección de su fauna y flora, sirviendo, además, como plataforma para la investigación científica. Palau de les Arts Reina Sofía. Inaugurado en 2005, cuenta con las más modernas tecnologías, adoptando la imagen correspondiente a un espacio vanguardista y actual, convirtiéndose en dinamizador cultural que sitúa a la Comunidad Valenciana, desde su centenaria tradición musical, en un lugar privilegiado entre las regiones de todo el mundo. Dispone de 4 grandes salas para ópera, actuaciones musicales, ballet y otras artes escénicas. Además, el edificio permite realizar actividades docentes y otras estrechamente relacionadas con los ámbitos artísticos y culturales. El Umbracle. Lugar de paseo y descanso, se presenta como un escaparate donde el arte y la naturaleza se integran creando un espacio tranquilo y acogedor, para contemplar esculturas rodeadas de numerosas especies vegetales autóctonas, que cambian de forma y color a lo largo de las estaciones. También en el “Umbracle”, la Astronomía tiene un lugar reservado en el interesante “Jardín de la Astronomía”. Esta exposición de acceso libre que reúne instrumentos de observación y medición, se concibe como un excelente balcón desde el que mirar al cielo. Al utilizar estos módulos se pueden comprender algunos conceptos básicos como el movimiento aparente de los astros, la diferencia entre hora solar y hora civil o entre longitud y latitud, cuándo se producen los solsticios y los equinoccios, qué es la declinación solar, etc. El Àgora. Edificio concebido como una plaza pública cubierta para acoger eventos de distinta índole, como actividades y torneos deportivos. Se trata de un escenario multifuncional
proyectado para la celebración de congresos, convenciones, conciertos o representaciones, con la posibilidad de transformarse en zona para exposiciones. En lo que lleva de vida, ha acogido La Campus Party (el mayor evento de tecnología, creatividad, ocio y cultura digital en red del mundo), la Copa España Burn Freestyle y los torneos del Valencia Open 500 de tenis. Con toda esta bella infraestructura, la ciudad de Valencia ha logrado diversificar su oferta turística ligada tradicionalmente al sol y a la playa, ganando visitas urbanas relacionadas con inquietudes culturales y de ampliación del saber. Además, cabe destacar del proyecto el hecho de lograr plasmar en un complejo de edificios la esencia misma de la ciencia: ser un conjunto de conocimientos transversales a todos los campos de la vida, como por ejemplo, las artes y el deporte. Bajo esta premisa, los visitantes tienen la oportunidad de conocer el comportamiento y la forma de vida de delfines, belugas, morsas, leones marinos, focas, tiburones…; más tarde vivir una auténtica aventura espacial en 3D dentro de l‘Hemisfèric y por último, acudir a un recital o descubrir la física que incluye el fútbol mediante una exposición en el Museo Príncipe Felipe, entre otros. Como apunte final, cabe decir que cualquiera que visite Valencia podrá darse cuenta de la clara apuesta por el conocimiento durante los últimos años de la ciudad. Congrega otros museos dedicados a la divulgación de este saber, importantes centros de investigación y desarrollo, además de destacadas universidades a la vanguardia mundial en innovación, con un amplio número de profesionales altamente cualificados. Un nombre a relevar es el de la Universitat Politècnica de València, cuyo lema es ser una institución al servicio de la sociedad y de su progreso, excelente en la formación de profesionales y en la investigación. Dicha Universidad posee, entre otros recursos, un parque científico llamado Ciudad Politécnica de la Innovación, comprometido con la cooperación con entidades públicas y privadas de todo el mundo en esta área. Por su parte, otra universidad pública, la Universitat de València, potencia elevadamente
Desde las profundidades de los mares. Un viaje submarino por el mayor acuario de Europa.
Fotografía: Javier Yaya Tur.
La CIENCIA también es destino la investigación universitaria. Cuenta con otro parque científico para vincularse con el sistema productivo, fomentando la generación y consolidación de empresas de base tecnológica. Su objetivo es contribuir al desarrollo económico y social basado en el conocimiento. Tras lo expuesto, la Ciudad de las Artes y las Ciencias aparece como una importante fuente de conocimiento no solo para fomentar el turismo, sino para el uso y disfrute de su población ya que busca impulsar el conocimiento científico desde la base, estimulando el aprendizaje de pequeños y jóvenes mediante visitas guiadas o los numerosos talleres que organizan. DOI: 10.7578/cienciajoven.20127
ENLACES DE INTERÉS
1.Ciudad de las Artes y las Ciencias. www.cac.es 2.Fundación Ciudad de las Artes y las Ciencias. www.fundacioncac.es 3.Turismo en Valencia. www.turisvalencia.es 4.Universitat Politècnica de València. www.upv.es 5.Universitat de València. www.uv.es 6.Campus Party. www.campus-party.org
ARTÍCULOS DE INVESTIGACIÓN
EQUIPO DE INVESTIGACIÓN Nombres estudiantes participantes: Francisca Fernanda Villegas, Constanza López. Edades: 17 años. Nombre profesor/a asesor/a: Marcia Matamala. Establecimiento educacional: Colegio Nuestra Señora del Carmen. Localidad: Valdivia.
¿Cuánto tiempo dedicaron a su investigación? El tiempo dedicado para el trabajo se prolongó durante 4 meses aproximadamente, tomando en cuenta los paros ocasionados por el movimiento estudiantil de 2011.
¿Y cuáles más dificultosos? En general, ninguno de los procesos nos generó alguna gran dificultad. En sí, todos tienen un grado de dificultad, pero esta resulta mínima y es lo que hace que el trabajo se vuelva más y más interesante.
¿Qué despertó su interés por la ciencia? ¿Y por el tema concreto que trataron? El interés hacia la ciencia siempre ha estado presente en nosotras, por lo mismo en el colegio hemos optado por el electivo biólogo. Pero quien nos ha incentivado y motivado en la participación de este proyecto, ha sido nuestra profesora de ciencias del establecimiento, Marcia Matamala. Ella ha sido un pilar fundamental; sin su preocupación por nuestro desarrollo personal, la participación en esto no hubiese sido posible. El tema concreto que trabajamos fue dado por los científicos asesores. Desde un principio nos pareció muy interesante, más aun tratándose de una especie esencial para nuestro país y que se encuentra en peligro de extinción.
¿Cuál es la máxima importancia de la investigación realizada por ustedes? Comprobar la viabilidad de la producción in vitro del copihue; esto nos permite asegurar la perdurabilidad de esta especie en el tiempo.
¿Qué procesos les han resultado más atractivos, amenos o significativos? Los procesos que nos han parecido más atractivos han sido los de implantación de muestras. Es un trabajo muy meticuloso, que debe hacerse con mucha limpieza y con mucha calma. A pesar de esto, creemos que es la parte más entretenida e interesante del proyecto, ya que requiere de precisión y de procesos posteriores de espera y observación.
¿Por qué creen que es importante hacer ciencia desde el colegio? Creemos que es importante porque de esta forma muchos estudiantes tienen la oportunidad de abrir sus mentes a la ciencia, y así ampliar su conocimiento no solo en temas de ámbito escolar sino también a temas que les contribuyan en su vida personal, universitaria o laboral. ¿Qué cualidades, a su parecer, debe tener un investigador escolar? Debe tener amor e interés por la ciencia y la investigación, con estas premisas podrá realizar cualquier tipo de actividad. ¿Han participado en alguna instancia tipo congreso o feria para divulgar su trabajo? Si, resultamos seleccionadas para el XII Congreso Nacional Escolar de Ciencia y Tecnología de EXPLORA CONICYT, celebrado entre el 30 de noviembre y el 2 de diciembre de 2011 en Puerto Montt.
Rev. Ciencia Joven (2012) 1, 55-57
© 2012 por Fundación Ciencia Joven
Establecimiento de cultivos in vitro de plantas nativas:el caso del copihue (Lapageria rosea Ruiz et Pav.) Constanza LÓPEZ1, Francisca VILLEGAS1*, Marcia MATAMALA1, Peter SEEMANN2 & Judith CARRASCO2 Colegio Nuestra Señora del Carmen, Valdivia. Facultad de Ciencias Agrarias, Universidad Austral de Chile, Valdivia. 1
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ABSTRACT The copihue (Lapageria rosea Ruiz et Pav.) is a Chilean native specie that has a high ornamental potential, and it can be multiplied by mass micropropagation. Based on the hypothesis that copihue responds positively to in vitro culture, three copihue cultivars were selected, their buds wer disinfected and introduced in Subsequenty, they were multiplied in massive form in MS medium (Murashige & Skoog, 1962). Twenty explants were chosen to be individually cultured and sixty days later they were evaluated in length, strength and number of buds. The seedling height ranged from 3.6 to 3.9 cm. The number of shoots between 3 and 3.6 and the vigor (on a scale from 1 to 3) was 2.3 to 2.8. The response was similar between the varieties, highlighting the growing height in cultivar 3, the growing number of shoots in cultivar 2 and finally cultivar 1 has the highest vigor average. Based on these results, we conclude that the in vitro culture technique is appropriate to multiply the copihue. KEYWORDS. Copihue, micropropagation, in vitro culture, Lapageria rosea, explants. RESUMEN El copihue (Lapageria rosea Ruiz et Pav.) es una especie nativa chilena que presenta alto potencial ornamental pudiendo ser multiplicada masivamente mediante micropropagación. En base a la hipótesis de que el copihue responde de forma positiva al establecimiento en cultivo in vitro, se seleccionaron tres cultivares de copihue, se desinfectaron sus yemas y se introdujeron a cultivo in vitro. Posteriormente, se multiplicaron en forma masiva, en medio de cultivo MS (Murashige y Skoog, 1962) veinte explantes de cada uno para ser cultivados en forma individual. A los sesenta días se evaluó longitud, vigor y número de brotes. La altura de las plántulas varió entre 3,6 cm. y 3,9 cm. El número de brotes entre 3 y 3,6 y el vigor (en una escala de 1 a 3) fue de 2,3 a 2,8 centímetros. La respuesta entre las variedades fue similar, destacando en altura el cultivar 3, en número de brotes el cultivar 2 y, por último, en vigor el cultivar 1 presenta el mayor promedio. En base a los resultados, se concluye que la técnica de cultivo in vitro es apropiada para multiplicar copihue. PALABRAS CLAVE. Copihue, micropropagación, cultivo in vitro, Lapageria rosea, explante.
INTRODUCCIÓN El copihue (Lapageria rosea Ruiz et Pav.), la única especie del genero Lapageria, es una enredadera perenne (perdura por un largo tiempo), que habita preferentemente zonas húmedas y que se encuentra distribuida entre las regiones de Valparaíso y Los Lagos, 1al igual que * Correspondencia: Email: francisca.vm@hotmail.com. Recibido el 20 de febrero de 2012 / 20 de abril de 2012; aceptado el 20 de julio de 2012. Publicado por Fundación Ciencia Joven bajo una política Open Access utilizando una Licencia Creative Commons Reconocimiento CC-BY. DOI: 10.7578/cienciajoven.20129
en algunas regiones de la República Argentina (Riedemann y Aldunate, 2011). Esta especie es muy importante para nuestro país ya que es considerada la flor nacional. Su flor llega a medir de 8 a 10 cm. de largo y 6 cm. de ancho. Su variada gama de colores (desde el rojo intenso hasta al blanco) la hacen una especie ornamental posible de propagar con fines comerciales (Seemann, 1983). La técnica de cultivo in vitro de plantas, implica cultivar trozos de éstas (explantes) dentro de un frasco de vidrio que posee un medio de cultivo con los nutrientes y hormonas necesarias para poder inducir el crecimiento de nuevos órganos, todo esto en un ambiente artificial y estéril.
López et al
El cultivo in vitro permite cultivar en forma masiva grandes cantidades de plantas, sobre todo aquellas que presentan problemas para su reproducción en condiciones naturales (Seemann, 1985; 1993). Por ello, se plantea la hipótesis de que el copihue responda de forma positiva al establecimiento y propagación en cultivo in vitro. La multiplicación in vitro cumple un papel fundamental para propagar especies endémicas, ornamentales o de interés agrícola. En esta investigación se busca ver cómo responde el copihue al establecimiento in vitro, lo que permitirá contribuir a la conservación de la especie y su diversidad. MATERIALES Y MÉTODOS Se seleccionaron tres cultivares de copihue, identificados por los números 1, 2 y 3, que variaban en la pigmentación de su flor. En una cámara de flujo laminar se extrajeron sus yemas, las que fueron desinfectadas con agua, detergente, hipoclorito de sodio al 15% de producto comercial, durante 15 minutos y enjuagadas con agua destilada estéril. A continuación se pusieron en frascos con 10 mL de medio de cultivo MS (Murashige y Skoog, 1962), el cual se compone de soluciones de macro y microelementos, suplementado con fitohormonas (ácido naftalén acético 0.1mg/L, bencilaminopurina 1.0 mg/L), sacarosa y Gelrite (gelificante), y esterilizado en autoclave a 121º C por 15 minutos. Una vez que la yema inicial elongó y dio brotes laterales (aproximadamente 30 días después de la siembra) se obtuvieron veinte Figura 1: Desarrollo vegetativo de explantes de copihue a los 60 días de cultivo in vitro.
Cultivar 1 Cultivar 2 Cultivar 3
4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 Altura (cm)
Nº de Brotes
Vigor
explantes de cada cultivar, que fueron puestos individualmente en frascos con 10 mL de medio MS. Los frascos se llevaron a una cámara de incubación con condiciones climáticas controladas (16 horas de luz, 8 de oscuridad y 20º C), lo que simula un ambiente primaveral. Luego de 60 días post siembra, se midió la sobrevivencia (%), la altura de plántulas (cm), el número de brotes y el vigor, medido en una escala de uno a tres, donde uno es muy débil y tres es el que posee mejor desarrollo de la planta. Los datos fueron organizados en tablas y gráficos para establecer gráficamente la respuesta de los cultivares al establecimiento de cultivo in vitro. Tabla 1: Desarrollo vegetativo y sobrevivencia de explantes de cultivares de copihue cultivados in vitro. Cultivar de copihue
Altura (cm)
Número de brotes
Vigor
Sobrevivencia
1
3,6
3
2,8
80%
2
3,7
3,6
2,4
75%
3
3,9
3
2,3
45%
RESULTADOS De acuerdo a la tabla 1 y la figura 1, la altura tuvo un rango de 3,6 a 3,9 cm., el número de brotes fue entre 3 a 3,6 brotes por explante. El vigor medido en una escala de uno a tres fluctuó entre de 2,3 a 2,8. En la figura 2 se presenta el porcentaje de sobrevivencia de explantes de copihue tras 60 días de cultivo in vitro. Figura 2: Sobrevivencia de explantes de copihue, tras 60 días de cultivo in vitro. 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0%
Cultivar 1 Cultivar 2 Cultivar 3
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Cultivar 1
Cultivar 2
Cultivar 3
López et al
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DISCUSIÓN
CONCLUSIÓN
A partir de los gráficos anteriormente mostrados, se observa que todos los cultivares respondieron positivamente al cultivo in vitro, aunque hubo pequeñas diferencias entre ellos. Todos tuvieron respuestas similares en altura, ya que se encuentran en un rango de 3 a 4 cm. En cuanto al número de brotes el rango fue entre 3 y 4 brotes por explante. Con respecto al vigor presentado por los cultivares, todos los cultivares fluctuaron entre valores de 2,3 a 2,8. Las respuestas de los cultivares ante la siembra en un medio MS da validación a la hipótesis que el copihue responde de forma positiva al establecimiento de cultivo in vitro, debido a que la mayor parte de los cultivares sobrevivieron y respondieron de buena forma al medio de cultivo utilizado. Es importante señalar que al observar los cultivares se notó la presencia de agentes patógenos (hongos), vitrificación de los explantes, presencia de callos, y en algunos casos oxidación en el medio o en la planta. En especial en el copihue N° 3 se observó la presencia de pigmentación de las hojas, lo cual no se dio en los otros cultivares. El porcentaje de sobrevivencia fue el parámetro que presentó mayores diferencias entre los cultivares de copihue. Este fue de un 80% en el cultivar número 1, 75% en el cultivar 2 y un 45% en el cultivar número 3 a los 60 días de cultivo, lo que indica el éxito de la introducción y propagación in vitro de copihue.
El copihue responde de forma positiva al establecimiento de cultivo in vitro, debido a que los cultivares sobrevivieron y respondieron de buena forma al medio de cultivo MS. El cultivar N° 3 presentó menor tasa de sobrevivencia respeto a los otros dos cultivares. El copihue tiene potencial como planta ornamental, por lo que es necesario desarrollar técnicas de multiplicación intensiva que permitan disponer de gran cantidad de plantas. AGRADECIMIENTOS A nuestro Colegio (Colegio Nuestra Señora del Carmen, Valdivia) por permitirnos trabajar y avanzar en el desarrollo del proyecto dentro del establecimiento educativo. Se agradece el apoyo del Instituto de Producción y Sanidad Vegetal de la Universidad Austral de Chile en la realización de éste trabajo. Y por ultimo agracemos al Programa “Abramos nuestros Laboratorios a la Investigación Científica Escolar 2011” del Programa EXPLORA CONICYT Los Ríos y DID UACH. REFERENCIAS 1. Murashige T. & Skoog F. (1962) Physiol. Plant. 15(3): 473-497. 2. Riedemann P. & Aldunate G. (2011) Flora Nativa de Valor Ornamental. Identificación y Propagación. Chile Zona Sur y Austral. Salesianos Impresores. S.A. Santiago, Chile. pp. 268-269. 3. Seemann P. (1983) AgroSur 11(2):130-134. 4. Seemann P. (1985) AgrosSur 13(2): 136-146. 5. Seemann P. (1995) Utilización de técnicas de micropropagación. In: Barriga, P. y Neira, M. (eds.) Cultivos No Tradicionales. Universidad Austral de Chile, Inst. de Producción y Sanidad Vegetal. Valdivia, Chile. pp. 87-145.
EQUIPO DE INVESTIGACIÓN Nombre estudiante participante: Cristóbal Matías Muñoz. Edad: 17 Años Nombre profesora asesora: Karin Jürgens (Instituto de Farmacia, Universidad Austral de Chile). Establecimiento educacional: Colegio Laico Valdivia. Localidad: Valdivia.
¿En qué fecha comenzaron su investigación? ¿Cuánto tiempo le dedicaron? Comenzamos en abril del año 2011 y estuvimos trabajando hasta septiembre del mismo año. En total fueron casi 6 meses, reuniéndonos al menos 4 horas a la semana para trabajar en el laboratorio. Muchas veces también fue necesario buscar información desde casa para continuar de la mejor manera con la investigación. ¿Qué despertó su interés por la ciencia? ¿Y por el tema concreto que trataron? Desde hace mucho tiempo estoy interesado por la ciencia. Mis padres son científicos y esto me permitió poder visitar laboratorios desde niño, por lo que siempre que hablaban de su trabajo yo lo tomaba como un “juego”. Además, siempre me ha interesado el área artística, por lo que busco juntar ciencia y arte, teniendo como resultado la creación científica, que es lo que más me llama la atención. El tema de trabajo fue propuesto por nuestra profesora y científico asesora, pudiendo plantear otras ideas que complementaran la investigación. ¿Qué procesos les han resultado más atractivos/ amenos/ significativos? El proceso más atractivo fue, definitivamente, la aplicación, la práctica, utilizar los reactivos y manipular material de laboratorio; lo recuerdo como una experiencia enriquecedora y aún me entusiasmo cuando pienso en estas actividades.
¿Y cuáles más dificultosos? La redacción del proyecto. Esta etapa requiere paciencia, tiempo y dedicación, pues de ésta dependerá que nuestra investigación se realice de la mejor manera y así llegar a lograr todos los objetivos planteados. ¿Cuál es la máxima importancia de la investigación realizada por ustedes? Si bien cada uno de los resultados es importante, pues aportan a la validación del uso de plantas medicinales en nuestra medicina tradicional, la identificación de metabolitos secundarios en la corteza de tineo es un resultado que nunca antes ha sido publicado y que abre las puertas a nuevas investigaciones en esta área. ¿Por qué creen que es importante hacer ciencia desde el colegio? El término ciencia viene del conocimiento mediante el razonamiento y la observación, por tanto, merece ser desarrollado en el individuo como parte de su crecimiento personal, incluso, ayudándolo a definir otras cualidades más adelante. ¿Por qué decidieron enviar su artículo a la Revista Ciencia Joven? Principalmente por la necesidad de compartir nuestros resultados, teniendo la certeza que serán un aporte al desarrollo científico nacional. Por otro lado, para demostrar que como jóvenes tenemos mucho que aportar a la ciencia de nuestro país.
Rev. Ciencia Joven (2012) 1, 59-62
© 2012 por Fundación Ciencia Joven
Investigación de extractos de plantas medicinales usadas por sus propiedades cicatrizantes. Cristóbal MUÑOZ1, Karin JURGENS2*& Joel PARDO2. 1 Colegio Laico Valdivia, Bulnes 1331, Valdivia, Chile. 2 Instituto de Farmacia, Universidad Austral de Chile, Campus Isla Teja, Valdivia, Chile.
ABSTRACT Four plants used in the mapuche’s medicine for its healing properties were selected: nalca’s stem, tineo’s bark, leaves of matico and canelo. Our goal was identify in the selected plants the presence of chemical compounds that promote the wound healing process and evaluate their antioxidant capacity. The presence of phenolic compounds was performed by phytochemical reactions; the antioxidant activity was evaluated with the DPPH assay. Many types of flavonoids and tannins were identified in the evaluated plants’ extracts. This testing was the first description of the chemical composition of the bark of tineo. In relation to the antioxidant activity, the results of the tineo and nalca extracts stand out when compared with vitamin C. KEYWORDS. Flavonoids, tannins, antioxidants, medicinal plants. RESUMEN Se seleccionaron cuatro plantas utilizadas por la medicina mapuche debido a sus propiedades cicatrizantes: tallo de nalca, corteza de tineo y hojas de matico y canelo. Nuestro objetivo fue identificar en las plantas seleccionadas la presencia de compuestos químicos que favorecen los procesos de cicatrización y evaluar su capacidad antioxidante. La presencia de compuestos fenólicos se realizó mediante reacciones fitoquímicas; la actividad antioxidante se evaluó con el ensayo con DPPH. Se identificaron diversos tipos de flavonoides y taninos en los extractos de las plantas evaluadas, siendo en el caso de la corteza del tineo las primeras descripciones que existen de la composición química para esta parte de la planta. En relación a la actividad antioxidante, destacan la actividad demostrada por los extractos de tineo y nalca al ser comparados con vitamina C. PALABRAS CLAVE. Flavonoides, taninos, antioxidantes, plantas medicinales.
INTRODUCCIÓN Son muchas las patologías que cursan con formación de heridas o úlceras y donde además, por diversos motivos, los procesos de cicatrización se ven desfavorecidos. Ejemplo de lo anterior es la diabetes, caso en el que se observa la aparición de diversas lesiones en la piel con un lento proceso de regeneración celular.1Pero también existen otras patologías como las úlceras digestivas, donde resulta interesante buscar alternativas terapéuticas que permitan acelerar los procesos de * Correspondencia: Email: karinjurgens@uach.cl. Recibido el 25 de enero de 2012 / 25 de mayo de 2012; aceptado el 27 de julio de 2012. Publicado por Fundación Ciencia Joven bajo una política Open Access utilizando una Licencia Creative Commons Reconocimiento CC-BY. DOI: 10.7578/cienciajoven.201210.
cicatrización. Es así como las plantas medicinales aparecen como una fuente de búsqueda de nuevas alternativas, existiendo antecedentes del uso de plantas para este fin en la medicina mapuche. Mediante una adecuada revisión bibliográfica es posible seleccionar cuatro plantas que, de alguna manera, se han utilizado para tratar lesiones de piel o mucosas: Gunnera chilensis, Buddleja globosa, Drymis winteri y Weinmannia trichosperma. El tallo de Gunnera chilensis, conocida de manera común como nalca, es utilizada en medicina mapuche, junto con el decocto de las hojas, para tratar diarreas y disenterías. Dentro de su composición química se ha descrito la presencia de taninos, flavonoides, triterpenos y esteroides, entre otros (Muñoz et al, 2004; Hoffmann et al, 1992; Houghton et al, 1985). Las hojas de Buddleja globosa, de
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Muñoz et al
nombre común matico, presentan actividad anti inflamatoria, cicatrizante, diurética y se utilizan además para tratar heridas y úlceras (Muñoz et al, 2004; Hoffmann et al, 1992; Houghton et al, 1985). Los principales metabolitos secundarios presentes en esta especie corresponden a taninos y glucósidos, especialmente del tipo flavonoides (Muñoz et al, 2004). Las hojas de Drimys winteri o canelo son utilizadas como febrífugas y también para limpiar heridas y úlceras, ya sea a la forma de infusión o de decocto (Muñoz et al, 2004; Hoffmann et al, 1992; Houghton et al, 1985). Las hojas de canelo se caracterizan por la presencia de un alto contenido de ácido ascórbico, incluso en mayor concentración que en el limonero. También se describe la presencia de taninos y flavonoides (Muñoz et al, 2004). Se utiliza en la medicina mapuche la corteza del tronco y ramas de Weinmannia trichosperma o tineo a la forma de infusión para tratar la diarrea, y en forma externa, para tratar heridas (Houghton et al, 1985). No es posible encontrar información acerca de la composición química de esta planta. Todas las plantas antes descritas, con estudios acerca de su composición química, se caracterizan por poseer flavonoides y taninos, ambos compuestos fenólicos. Los flavonoides son aquellos compuestos que produce la planta, los cuales determinan aspectos como su sabor y color. Por otra parte, los taninos son sustancias presentes en extractos vegetales capaces de combinarse con las proteínas de la piel evitando la putrefacción. De este modo se reconocen capacidades cicatrizantes en ellos (Villar, 1999). Se sabe que estos dos grupos de compuestos fenólicos son antioxidantes (Bruneton, 2001), lo que también favorecería un proceso de cicatrización. Todos estos antecedentes nos llevan a plantearnos las siguientes hipótesis en relación al tallo de nalca, la corteza de tineo y las hojas de matico y canelo: 1.Las plantas seleccionadas poseen flavonoides y taninos. 2.Éstas tienen actividad antioxidante.
Para responder a estas hipótesis se planteó como objetivo la identificación de flavonoides y taninos en las plantas y la evaluación de su actividad antioxidante. MATERIALES Y MÉTODOS Las plantas fueron recolectadas en los alrededores de la ciudad de Valdivia (Chile) y posteriormente llevadas al laboratorio, donde fueron secadas en una estufa y molidas. La presencia de flavonoides y taninos se realizó mediante sencillas reacciones fitoquímicas. Dichas reacciones son cualitativas y se desarrollaron siguiendo estos protocolos (Jürgens, 2010): tratar aproximadamente 2 gramos de la droga molida con metanol a baño maría durante 5 minutos aproximadamente. Al extracto metanólico agregar gotas de HCl concentrado y magnesio metálico; en caso necesario enfriar bajo un chorro de agua. De acuerdo al color obtenido se identificó el tipo de flavonoide: naranjo para flavonas, rojo cereza para flavonoles y rojo violeta para flavanonas. Para la identificación de taninos la reacción fitoquímica se realizó de la siguiente manera: se preparó un extracto acuoso de la muestra; por adición de gotas de FeCl3 fue posible identificar la presencia de taninos pirogálicos por aparición de color azul/negro o de taninos catéquicos por aparición de color verde. Para evaluar la capacidad antioxidante de los extractos acuosos de las drogas se prepararon extractos a distintas concentraciones y se realizó con cada uno de ellos un ensayo in vitro con el radical 2,2-difenilpicrilhidracilo (DPPH) que es de color violeta. La reducción y estabilización de este radical por antioxidantes da origen a su decoloración, la que se relaciona con la eficiencia atrapadora de los productos agregados: a mayor decoloración, mayor eficiencia atrapadora. Para determinar el grado de decoloración se utilizó un espectrofotómetro a una longitud de onda de 517 nm. El protocolo seguido para este ensayo se detalla a continuación: A 1,5 mL de la solución de DPPH (20 mg/L) se le agregan 750 uL de las soluciones de cada extracto a evaluar a la concentración deseada, se
Muñoz et al
esperan 5 minutos y se mide la absorbancia con el espectrofotómetro a 517nm. Se realiza un blanco (control negativo) utilizando agua en vez de extracto de planta. Como control positivo se utilizó una solución de ácido ascórbico en distintas concentraciones. El porcentaje de inhibición del radical, entendido como la capacidad antioxidante de la sustancia en estudio, se calculó de la siguiente manera: % de inhibición= {1-(absorbancia de la muestra/absorbancia del blanco)} x100 (Molyneux, 2004). RESULTADOS Los resultados de las reacciones fitoquímicas se resumen en la siguiente tabla:
Tabla 1: Identificación de flavonoides y taninos en especies vegetales mediante reacciones fitoquímicas. (+): reaccion positiva; (-) : reaccion negativa
Droga
Flavonoide
Tanino
Nalca (tallo)
+ Flavonol
+ Hidrolizable
Matico (hojas)
+ Flavona
+ Condensado
Canelo (hojas)
+ Flavonol
+ Condensado
Tineo (corteza)
+ Flavonol
+ Hidrolizable
Mediante las reacciones fitoquímicas se obtienen colores característicos, que permiten identificar los ditintos compuestos presentes en las plantas evaluadas. La capacidad antioxidante de las muestras estudiadas se determinó mediante el ensayo de DPPH, donde un mayor porcentaje de inhibición del radical se entiende como una mayor capacidad antioxidante del extracto en estudio. La evaluación de la capacidad antioxidante de los extractos se efectuó a distintas concentraciones, teniendo como control positivo ácido ascórbico. Se evaluó la actividad antioxidante de las distintas plantas en concentraciones variadas, para cada una de ellas se calculó el porcentaje de inhibición del radical DPPH. A mayor porcentaje de in-
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hibición, mayor es la capacidad antioxidante de la planta evaluada. Los resultados de este ensayo se resumen en la tabla 2: Tabla 2: Porcentajes de inhibición de DPPH por extractos a distintas concentraciones.Valores expresados en % Droga
4 2 6 0,5 0,25 8 1 mg/ml mg/ml mg/ml ug/ml ug/ml ug/ml ug/ml
Matico (hojas)
88,7
62,5
32,7
-
-
-
-
Tineo (corteza)
87,2
89
87,5
-
-
-
-
Canelo (hojas)
39,6
31
12,2
-
-
-
-
Nalca (tallo)
88,4
64,3
22,6
-
-
-
-
Ácido ascórbico
-
-
-
92,3
40
38,9
27,4
DISCUSIÓN Los ensayos fitoquímicos permitieron determinar la presencia de flavonoides y taninos. Para el tallo de nalca flavonoides de tipo flavonol y tanino hidrolizable, para las hojas de matico flavonoides del tipo flavona y tanino condensado, las hojas de canelo presentaron flavonoides del tipo flavonol y taninos condensados, y por último, la corteza de tineo, la presencia de flavonoides del tipo flavonol y tanino hidrolizable. Estos resultados coinciden y confirman la bibliografía previamente revisada (Muñoz et al., 2004; Hoffmann et al.,1992; Houghton et al.,1985). Cabe destacar que no existen referencias en cuanto a la presencia de flavonoides y taninos en la corteza de tineo, por lo que estos resultados son un nuevo aporte a la investigación fitoquímica de productos naturales utilizados en medicina. Estos compuestos fenólicos, flavonoides y taninos, son conocidos por actuar aumentando la resistencia de vasos sanguíneos y disminuyendo su permeabilidad, lo que favorece la irrigación sanguínea de zonas lesionadas. Por otro lado, la capacidad de de los taninos de unirse a proteínas produce un curtido de la piel, que también favorece el proceso de cicatrización. Mediante el ensayo de capacidad antioxidante utilizando DPPH, fue posible corroborar que
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Muñoz et al
todos los extractos presentan actividad atrapadora de radicales libres, es decir, todos poseen sustancias con actividad antioxidante. Este proceso estabiliza la proteína de la piel, mejora el suministro de sangre, beneficiando así, la actividad cicatrizante en el cuerpo (Bruneton, 2001; Hoffmann et al, 1992). De todos los extractos evaluados, destaca la capacidad antioxidante de la corteza del tineo, que en todas las concentraciones evaluadas alcanza porcentajes de inhibición similares a 8 μg/ml de ácido ascórbico. El tallo de la nalca y las hojas del matico también alcanzan buenos porcentajes de inhibición del radical DPPH, disminuyendo a medida que se diluye el extracto. Las hojas del canelo resultan ser la droga con menor capacidad antioxidante. Debemos considerar que las concentraciones de las plantas evaluadas son superiores a la del ácido ascórbico, pues en este último el principio activo se encuentra puro mientras que en los extractos hay una mezcla de sustancias, donde no todas poseen la actividad que se está evaluando. La diferencia de los valores obtenidos nos estaría indicando que la composición de sustancias antioxidantes presentes en los extractos varía para cada una de ellas y por lo tanto sería interesante preparar fracciones de cada uno de ellos y evaluarlos, para posteriormente lograr aislar e identificar las sustancias responsables de esta actividad. Estos resultados, son señales claras de la presencia de compuestos que favorecen procesos de cicatrización en las especies estudiadas. CONCLUSIONES Se identificó la presencia de flavonoides y taninos en las hojas de matico y canelo, tallo de nalca y corteza de tineo, no existiendo para esta última evidencia científica anterior al respecto. Todos los extractos evaluados presentaron capacidad antioxidante, donde la mayor actividad la presentó el extracto de corteza de tineo.
Los resultados obtenidos confirman la composición química obtenida mediante revisión bibliográfica (Muñoz et al., 2004; Hoffmann et al., 1992; Houghton et al.,1985). Las afirmaciones correspondientes a la capacidad antioxidante de estas plantas todavía deben ser confirmadas por nosotros por lo que, es necesario realizar estudios que permitan corroborar in vivo la capacidad cicatrizante de estos extractos. Pero sin duda los resultados aquí reportados, servirán de base para identificar metabolitos con capacidad antioxidante que puedan ser introducidos en preparados farmacéuticos con fines cicatrizantes o en la búsqueda de nuevas actividades biológicas. Por último, esta investigación aporta al registro del uso de plantas en la medicina tradicional y permite validar el uso de ellas en la medicina mapuche. AGRADECIMIENTOS Al Programa “Abramos nuestros laboratorios a la investigación científica escolar” del Programa EXPLORA CONICYT Región de Los Ríos y DID UACh. A los docentes y al inspector Claudio Castillo del Colegio Laico Valdivia por su apoyo. A nuestros compañeros Felipe Cuello y Gadhie Asenie por su interés y apoyo. REFERENCIAS 1. Bruneton J. (2001) Farmacognosia. Fitoquímica. Plantas medicinales. España: Acribia. 2. Hoffmann A. et al. (1992) Plantas medicinales de uso común en Chile. Santiago: Fundación Claudio Gay. 3. Houghton P. & Manby J. (1985) Medicinal plants of the Mapuche. Journal of Ethnopharmacology, 13: 89-103. 4. Jürgens K. (2010) Guía de actividades prácticas para Farmacognosia. Instituto de Farmacia, Universidad Austral de Chile. 5. Molyneux P. (2004) The use of the stable free radical diphenylpicrylhydrazyl (DPPH) for estimating antioxidant activity. Songklanakarin J. Sci. Technol., 26(2): 211-219 6. Muñoz O., Montes M. & Wilkomirsky T. (1999) Plantas medicinales de uso en Chile. Química y farmacología. Santiago: Editorial Universitaria. 7. Villar del Fresno A. (1999) Farmacognosia general. España: Síntesis.
EQUIPO DE INVESTIGACIÓN Nombre estudiante participante: Ricardo Lüer, Mario Ortega, Nicolás Ureta y Fabián Velásquez. Edad: 17 Años Nombre profesora asesora: Jenise Figueroa Establecimiento educacional: Colegio San Francisco Javier. Localidad: Puerto Montt.
¿Qué despertó su interés por la ciencia? ¿Y por el tema concreto que trataron? Nuestro interés por la ciencia surge de nuestro gusto por la investigación y de la ganas de saber cosas mediante nuestro medios. El tema que abarcamos fue debido a la zona en que vivimos, en la cual se trabaja mucho con el problema planteado, y nos llamó la atención saber si la pintura anti-incrustante afectaba a las especies que entran en contacto con ella. ¿Cuál es la máxima importancia de la investigación realizada por ustedes? Tratar de hacer un aporte a los problemas que pueden afectar a nuestra zona y, por ende, a nuestra gente. Evidenciar, para de esta forma prevenir, los posibles problemas que puede sufrir nuestro medioambiente debido a la acción humana, lo cual tiene repercusiones fuertes a nivel social, económico y de salud. ¿Por qué creen que es importante hacer ciencia desde el colegio? Es en esta etapa donde los estudiantes vemos qué es lo que pretendemos hacer como profesionales. Si en el colegio hacemos ciencia y nos gusta, podremos sentir la vocación y darnos cuenta que es eso lo que queremos seguir haciendo. ¿Qué cualidades, a su parecer, debe tener un investigador escolar? Debe ser alguien constante, preocupado por lo que hace y que a la vez le guste. Debe estar dispuesto a recibir consejos y también a estar des-
pierto en cuanto a ideas para su investigación. ¿Qué beneficios les ha aportado esta senda? El hacer esta investigación nos enseñó muchas cosas como el ser más metódicos, la importancia de saber trabajar en equipo y la perseverancia. No nos queda duda de que este proceso nos aportará mucho para futuras investigaciones. ¿Han participado en alguna instancia tipo congreso o feria para divulgar su trabajo? Si, hemos participado de dos ferias científicas: Feria del Tecnológico de la Universidad de Los Lagos, en la cual fuimos premiados, y participamos de instancias del Programa EXPLORA CONICYT. ¿Por qué decidieron enviar su artículo a la Revista Ciencia Joven? Si bien fue un desafío, ya que implicaba dedicar tiempo en nuestras vacaciones, y quizás costaba tener la energía para trabajar, había que tomarlo y no echar al agua todo el trabajo que hicimos los meses anteriores. Intentamos aprovechar estas instancias para seguir aprendiendo y continuar sacando frutos de nuestro trabajo. ¿Qué esperan con su difusión por esta vía? Esperamos que se fomente la ciencia y motivar a jóvenes de nuestra zona o gente cercana. También que nuestro trabajo pueda darse a conocer; nos ayuda más aun a sentir que nuestro esfuerzo tiene sus frutos.
Rev. Ciencia Joven (2012) 1, 64-68
© 2012 por Fundación Ciencia Joven
Efectos en la sobrevivencia de las larvas de erizo de mar Loxechinus albus, producto de la exposición a diferentes concentraciones iones de cobre liberados por componentes presentes en pinturas antiincrustantes. Jenise FIGUEROA1*, Ricardo LUER1, Mario ORTEGA1, Nicolás URETA1 & Fabian VELÁSQUEZ1. Colegio San Francisco Javier, Av. Presidente Ibañez Oriente 2750, Puerto Montt, Chile.
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ABSTRACT The principal aim of this project is determinate the survival capacity of sea urchin larvae, against the presence of copper ions, which can be released to the environment by antifouling paints manipulation. From this, an experimental design was implemented, exposing the larvae to 2 source of copper (Cu2O y CuSO4). As first hypothesis, it was proposed that Cu2O and CuSO4 are harmful for larval survival. The second hypothesis proposes that CuSO4 is more harmful than Cu2O, which was determined by doing a pararell between both compounds, using the same concentrations. The larvae used in the investigation had 2 to 10 days after fecundation, and they were contained in 840 mL glasses with sea water. The highest concentration, to which the larvae was subjected, was 0.84 ppm, presenting a great harmfulness, affecting the development and survival of the larvae. The concentrations were diminished down to 0,0125 ppm, where the development was similar enough to the control group. From this, it was possible to conclude a higher harmfulness by CuSO4, and a negative impact in the larvae development, when the concentrations of both compounds increase, always below the norm. KEYWORDS.Loxechinus albus, antifouling, copper ion, larval development. RESUMEN El objetivo principal de este trabajo es determinar la supervivencia de larvas de erizo de mar Loxechinus albus, frente la presencia de iones cobre, los cuales pueden liberarse al ambiente mediante las pinturas antiincrustantes. Se implementó un diseño experimental exponiendo las larvas a dos fuentes de cobre (Cu2O y CuSO4). Como primera hipótesis se propuso que ambos compuestos son nocivos para la supervivencia larval. Para la segunda hipótesis se planteó que el CuSO4 es más nocivo que el Cu2O. Se trabajó con larvas de erizo de entre 2 a 10 días luego de la fecundación, siendo contenidas en frascos con 840 mL de agua de mar. La concentración mayor a la cual se sometieron las larvas fue de 0,84 ppm, presentando una gran nocividad, afectando el desarrollo y supervivencia de las mismas. Las concentraciones fueron disminuidas hasta 0,0125 ppm, donde el desarrollo fue bastante similar al control, en el caso del Cu2O. A partir de esto se pudo concluir mayor nocividad por parte del CuSO4 y un mayor impacto negativo en el desarrollo, cuando las concentraciones de ambos compuestos aumentan. PALABRAS CLAVE. Loxechinus albus, antiincrustante, ion cobre, desarrollo larval.
INTRODUCCIÓN Los equinoideos son1 herbívoros comunes, eficientes y ecológicamente importantes en todos * Correspondencia: Email: jfigueroa@colsanjavier.cl. Recibido el 25 de enero de 2012 / 7 de abril de 2012; aceptado el 27 de julio de 2012. Publicado por Fundación Ciencia Joven bajo una política Open Access utilizando una Licencia Creative Commons Reconocimiento CC-BY. DOI: 10.7578/cienciajoven.201211.
los sistemas marinos litorales del mundo, ejerciendo efectos significativos sobre los ensambles de algas en ambientes intermareales y submareales. En Chile, sus dos representantes más conspicuos, ambos encontrados desde Arica hasta el Estrecho de Magallanes, son el erizo negro Tetrapygus niger (Molina, 1782), sin valor comercial y con una amplia ocurrencia y abundancia, y el erizo rojo Loxechinus albus (Molina, 1782), intensamente explotado en todas estas costas, por lo cual es menos abundante
Figueroa et al
y frecuente (Navarrete et al, 2008). A raíz de esta información, surge la necesidad de investigar los motivos que podrían provocar una disminución en la abundancia de esta especie, atribuyendo como factor principal de esto la fuerte sobrexplotación en la zona sur austral del equinodermo (Jerez, 2003). En relación a este problema ambiental, se llevó a cabo un proyecto FONDEF, efectuado en la Universidad de Los Lagos, cuyo objetivo fue la optimización de los aspectos críticos de la tecnología del cultivo del erizo (Loxechinus albus) con fines de repoblamiento y explotación sustentable del recurso en áreas de manejo (Proyecto Número: AQ08I1024). La revisión bibliográfica indica que hay otros problemas que pueden afectar la abundancia del erizo de mar. Existen evidencias sobre la influencia de la contaminación de las aguas por parte de iones cobre (Acevedo, 2010; MendozaRodriguez, 2009). Algunos trabajos se basan en investigaciones efectuadas en España, en las cuales se demuestra que la fuente principal de contaminación de aguas por metales es el cobre, el cual está presente en pinturas antiincrustantes (Rodriguez Guerreiro et al, 2009). Basado en lo anterior, se podría vincular este producto, como un posible agente de intervención en el desarrollo y abundancia de larvas de Loxechinus albus. Aquello que motiva a la investigación con Loxechinus albus es su importancia económica en la zona sur de Chile, tanto a niveles de pesca artesanal e industrial, como a nivel de turismo, por ser un recurso comestible (Jerez, 2003). El cobre (Cu) es un elemento esencial para los organismos acuáticos, siendo eficientemente regulado a bajas concentraciones, pero pasa a ser rápidamente tóxico cuando aumenta la concentración en el ambiente (Alarcón, 2002). Se hace necesario tener información respecto a la tolerancia del ecosistema en las zonas costeras chilenas, frente al impacto provocado por el cobre. Por esto se estudian las leyes de la República de Chile respecto a la regulación de emisión de contaminantes. Se toma en cuenta el Decreto Supremo 90 (MINSEGPRES, 2000), donde se establece que la descarga de residuos líquidos a cuerpos de agua marina dentro de la zona de
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protección litoral, es de un máximo de 1 mg de cobre por litro de agua. La problemática detectada sobre la contaminación por iones cobre queda en evidencia en investigaciones realizadas en Chile, las que indican que hay un efecto de las actividades producidas por el hombre en las zonas cercanas a la bahía de Puerto Montt, debido a las descargas de desechos directamente al mar, por parte de las empresas salmoneras, astilleros, los emisarios del alcantarillado, etc. Estos trabajos también dejan en manifiesto que algunos compuestos de Cu, como el sulfato de cobre (CuSO4), contribuye al aumento de este elemento debido a su uso en el control de especies de mosquitos de plantas acuáticas e invertebrados, enfermedades de plantas terrestres y ecoparásitos de peces y animales de consumo humano. Al comparar los valores obtenidos con los criterios de contaminación de metales en sedimentos establecida por la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos (USEPA, 1991) y Ministerio de Ontario, Canadá (OME, 1991), los niveles de cobre sobrepasan estos rangos, en zonas como Huito, Puerto Montt y Metri, y Chinquihue, respectivamente (Alarcon, 2002). Una vez identificado el problema, es decir, que las aguas se pueden ver afectadas por la presencia de concentraciones elevadas de cobre, y que se puede asociar a pinturas antiincrustantes debido a los componentes de este producto, siendo principal, el óxido cuproso (Cu2O) que se utiliza como sustancia tóxica para detener el incrustamiento (Belloti et al, 2007) y así mismo se estudió que el CuSO4 se utiliza para el mismo fin (Crespo & González, 2003). De acuerdo a lo anterior, se pondrán a prueba las siguientes hipótesis: en primer lugar, que ambos compuestos afectan negativamente la sobrevivencia de las larvas de Loxechinus albus; y además, que el CuSO4 es más nocivo que el Cu2O, ya que, se hidroliza con mayor facilidad (Galmés, 1995). Se busca entonces verificar, mediante un estudio cualitativo y cuantitativo, la nocividad de los compuestos Cu2O y CuSO4 frente al desarrollo de las larvas de erizo de mar Loxechinus albus, sometiéndolos a concentraciones menores a la norma establecida, la que es usada como referencia para comenzar esta investigación.
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MATERIALES Y MÉTODO Se usaron 12 ejemplares sexualmente maduros de erizos de mar de la especie Loxechinus albus. Los organismos fueron inyectados con una solución de Cloruro de Potasio (KCl) a 0,5 M, directamente vía membrana peristiomal a la cavidad celómica, siendo este químico el que estimula la secreción de espermatozoides y óvulos (Salas-Garza et al, 2005).5 mL de la solución fueron inyectados en la membrana peristomial, cada 5 minutos, 2 o 3 veces. Este proceso se realizó con todos los erizos para tener la cantidad de gametos femeninos y masculinos necesarios para realizar la experiencia. Luego fueron tomados los gametos femeninos y masculinos y puestos en un balde con agua de mar. Al pasar 2 días, los gametos femeninos y masculinos, que ahora están en el período larvario, se encuentran lo suficientemente desarrollados para realizar la experiencia (Zamora & Stotz, 1992). Después de la fecundación, las larvas de erizo de mar fueron contadas tomando tres muestras de un mL, para así obtener, con el promedio de éstas, la cantidad de larvas contenidas en el balde. Luego, éstas se diluyeron hasta obtener 5 larvas por mL. Las larvas fueron colocadas con dicha concentración en 800 mL de agua de mar en cada frasco, filtrada con luz ultra violeta, para desactivar cualquier agente patógeno que el agua de mar pudiera tener y a 16° C. Estas larvas fueron puestas en 21 frascos de vidrio de un litro. Los erizos fueron alimentados con 40 mL de la Microalga Isochrysis galbana flagelado y Chaetoceros gracilis (García et al, 2005). Las concentraciones a las que las larvas fueron sometidas se prepararon de la siguiente manera: teniendo en cuenta el bajo peso de las concentraciones (0,1; 0,5 y 1 mg en 840 mL de agua), 840 mg fueron diluidos en 10 mL de agua destilada, para obtener una disolución de 84 mg de Cu2O en 1 mL, que al ser pipeteado en un frasco de 840 mL, se tiene una concentración de 0,084 ppm. Este procedimiento fue repetido para obtener las concentraciones de 0,84 ppm y 0,42 ppm. Esta técnica de disolución fue ocupada de igual manera para el CuSO4. Por ende, se tenía
un grupo control, más sus 2 réplicas, y cada uno de los grupos sometidos a las concentraciones de los compuestos, también poseían sus 2 réplicas. Es decir, para el grupo control se tenían 3 frascos, lo mismo para cada uno de los grupos sometidos a las distintas concentraciones. Antes de pipetear 1 mL de las muestras en los frascos con las larvas, fue necesario agitar y calentar sobre un mechero el tubo de ensayo, pues la solución estaba sobresaturada para elevar la temperatura del agua y obtener una mayor solubilidad (McMurry & Fay, 2009). Después de 2 días en los cuales las larvas estaban sometidas a las concentraciones de Cu2O y de CuSO4, se hizo un cambio de agua en los frascos, debido a la acumulación materia orgánica: alimento de los erizos, deshechos metabólicos, larvas muertas y otras sustancias tóxicas que pueden perjudicar el desarrollo del experimento. El agua se filtró en un tamiz de 35 µm. Luego las larvas eran devueltas a los frascos y los restos que pudieron haber quedado en el tamiz, fueron removidos agua de mar tratada con luz UV, contenido en una pipeta. Posteriormente se aforó hasta 500 mL, para luego pipetear 10 mL y proceder al conteo de larvas. El conteo se efectuó gracias a una lupa de (4x), para observar las larvas, que fueron pipeteadas en una capsula de Petri, con ayuda de luz artificial, y sobre una hoja de papel blanca, para así tener menor dificultad para observar las larvas. Dos días después, se repitió el procedimiento. Luego de esta primera experiencia se comenzó a trabajar con menores concentraciones, de 0,084 y 0,042 ppm. Fueron utilizadas las larvas fecundadas al comenzar el experimento, por lo que fue necesario sacarlas de la badea donde estaban siendo criadas con el mismo trato que el grupo control. Se repitió el procedimiento de la primera experiencia para obtener una concentración de 3 larvas por mL. El número de larvas por L fue disminuido para que baje la probabilidad de choque entre ellas dentro de los frascos y por ende evitar factores externos a los estudiados. Luego se prepararon las concentraciones con el mismo método anteriormente usado, para obtener las nuevas concentraciones anteriormente mencionadas 0,084 y 0,042 ppm. Este procedimiento fue repetido para el otro soluto, CuSO4. Teniendo un nuevo
Figueroa et al
control más dos réplicas para disminuir el margen de error, y los frascos con las dos concentraciones de Cu2O y de CuSO4, más dos réplicas en cada concentración de ambos solutos, se obtiene un total de 15 frascos. Se utiliza el mismo método de conteo de muestras cada 2 días. Después de estos resultados se siguió la misma línea experimental pero ahora realizando concentraciones menores, éstas son 0,021 ppm y 0.0105 ppm. En esta tercera experiencia, fue repetido el procedimiento de fecundación, para obtener nuevas larvas. RESULTADOS En la experiencia 1 (Fig. 1 a y b), se puede apreciar larvas con desarrollo normal en el grupo control. Figura 1 a) y b). Día 1 correspondiente a 09/09/2011 Día 2 correspondiente a 11/09/2011.
Larvas ml-1
Concentración Cu2O (ppm) 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 Control
0,084 0,42 0,84
Experiencia 1 a) Día 1 Día 2
3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0
Para aquellas que fueron expuestas a 0,084 ppm de Cu2O, se observa leve pigmentación, con escaso desarrollo, y no se observa desarrollo de brazos en los días posteriores. A 0,42 ppm de oxido cuproso, igualmente hay un menor desarrollo, observándose larvas en estado inicial y otras con escaso desarrollo de brazos. Con la mayor concentración de Cu2O, se observa una pigmentación en las larvas, poco movimiento, no evoluciona del estado de larva prisma. Similares resultados con el CuSO4, donde a 0,084 ppm, se aprecia un menor desarrollo que el grupo control, sin embargo hay supervivencia, que no se observa en los siguientes días de revisión. Las larvas expuestas a la concentración de 0,42 ppm de CuSO4, poseen una pigmentación, distinta al grupo control, y no se observa crecimiento, pues en los días posteriores se ven larvas muertas en estado prisma. A 0,84 ppm se observa una alta mortalidad en la primera revisión, segundo día de exposición, mucha pigmentación, y poco desarrollo por parte de las larvas vivas, que en los días siguientes mueren. En la experiencia 2 (Fig 2 a y b ), las larvas del grupo control, tenían buen desarrollo con 4 brazos, estado que se mantuvo en los días posteriores, con muy baja mortalidad. Las larvas expuestas a 0,084 ppm de Cu2O, poseían pigmentación y menor desarrollo que el grupo control, y a los días siguientes no hay supervivencia. Figura 2 a) y b). Día 3 corresponde a 13/09/2011 con larvas del día uno, cultivadas en Batea con mismo trato que grupos control de la primera experiencia. Día 4 corresponde a 15/09/2011. Concentración Cu2O (ppm)
Larvas ml-1
Larvas ml-1
Concentración Cu2O (ppm)
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Control
0,084 0,42 0,84
Experiencia 1 b) Día 1 Día 2
8 7 6 5 4 3 2 1 0 Control
0,42
Experiencia 2 a) Día 3 Día 4
0,64
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Figueroa et al
Larvas ml-1
Concentración CuSO4 (ppm)
8 7 6 5 4 3 2 1 0
Control
0,42
0,64
Experiencia 2 b) Día 3 Día 4
A 0,042 ppm, se observa menor pigmentación, pero supervivencia similar al grupo control, sin embargo en los días siguientes, el Cu2O se incrusta en los brazos y la mortalidad aumenta considerablemente. Con el CuSO4 se observan larvas poco desarrolladas y sin supervivencia al 4 día de exposición a 0,084 ppm. Lo mismo a 0,042 donde se aprecia menor tinción, sin embargo una mortalidad total en los días posteriores. En la tercera experiencia, con concentraciones menores, se observan diferencias mínimas entre las larvas expuestas a 0,0125 ppm de Cu2O y el grupo control, existiendo desarrollo similar, y pigmentación en un ejemplar observado, y en los días siguientes, se ven mas larvas con tinción, sin embargo, existen larvas con desarrollo similar al grupo control. A 0,021 ppm, hay una alta supervivencia, pero se observan ejemplares teñidos, y con menor desarrollo en la segunda revisión. En el caso del CuSO4 se observa mayor tinción y menor desarrollo a 0,0125 y 0,021 ppm, además de mucha mortalidad en los días posteriores. DISCUSIÓN A partir de los gráficos se puede inferir que se sigue la estrategia de supervivencia R, ya que al ser organismos de tamaño pequeño y numerosos en población, los cambios ambientales impactan de manera más relevante, en este caso, provocando un brusco descenso en la supervivencia de las larvas de erizo de mar Loxechinus albus (Curtis, 2008). Otro punto que cabe destacar es la tendencia a disminuir la supervivencia de las larvas de erizo de mar al aumentar las
concentraciones ya sea de Cu2O o CuSO4. Es decir, existe una relación inversamente proporcional entre las concentraciones y la cantidad de organismos vivos. Según los datos representados en los gráficos se puede apreciar que se sigue el parámetro de mayor nocividad por parte del CuSO4 a cualquier concentración en comparación con el Cu2O. Otra inferencia es que cuando las larvas de erizo están más desarrolladas son más resistentes a las concentraciones anteriormente mencionadas, lo que queda en evidencia al comparar los datos de Cu2O a la concentración de 0,084 ppm de la experiencia 1 con la segunda experiencia, donde las larvas de erizo resistieron incluso hasta el cuarto día de exposición. Cabe señalar que las larvas de erizo de la segunda experiencia, fueron cultivadas de igual manera que los controles, es decir, no fueron expuestos a ningún agente externo, por lo que su desarrollo fue normal, entonces su supervivencia fue mayor al de las larvas de la experiencia 1, porque estaban más desarrolladas. En la tercera experiencia, se observa una similitud entre las larvas expuestas a 0,0105 ppm de Cu2O y el grupo control, contrario al caso de esta misma concentración, pero de CuSO4, que afectó en el desarrollo y supervivencia de las larvas. CONCLUSIONES Se apoya la hipótesis por la evidencia obtenida a través de estos resultados, pues la supervivencia de larvas de erizo de mar Loxechinus albus se ve afectada por la presencia tanto de Cu2O como de CuSO4. La cantidad de cobre presente en los compuestos no tiene directa relación con el daño provocado, ya que el CuSO4, que posee 57% de Cu, es más dañino en disoluciones acuosas que el Cu2O, que posee un 89% de Cu, poniendo en evidencia que la alta electronegatividad del oxígeno evita la liberación del ion cobre Cu al ambiente. Con el experimento esto se ve apoyado, puesto que en las larvas sometidas a CuSO4 se podía observar un menor desarrollo que aquellas que fueron sometidas a Cu2O. Se concluye que la norma establecida para aguas continentales y marítimas superficiales está muy por encima de la resistencia a la cual las larvas de erizo de mar pueden sobrevivir. Por tanto, otras especies pueden tener problemas en su desarrollo.
Figueroa et al
PROYECCIONES Habiendo ya terminado la primera línea investigativa y encontrar la máxima concentración a la cual las larvas de erizo pueden sobrevivir, habrá una segunda línea investigativa, y constará de las siguientes etapas: Conocer la cantidad y de ion cobre que desprenden las redes de pesca pintadas con antiincrustante y también conocer cuánto tiempo demora el desprendimiento. Esto será posible mediante un diseño experimental con la misma cantidad de replicas para disminuir el margen de error y las variables serían las siguientes: Independiente, redes de distinto tamaño, longitud y de diámetro pintadas con pintura antiincrustante. Dependiente: Cantidad de ion cobre desprendido al ambiente por cada tipo de malla. Esto se podrá saber mediante el análisis colorimétrico de la concentración de cobre en el agua. Además se quiere investigar la diferencia entre las redes pintadas con antiincrustante y las redes hechas de metal de cobre. Otra línea investigativa, es determinar con certeza el daño que el CuSO4 y el Cu2O pueden causar en la fisiología y metabolismo de las larvas de erizo de mar. Para esto, se propone una electroforesis, para estudiar que mecanismos son usados por este organismo, frente a la presencia de estos compuestos, como por ejemplo la biorremediación. Experimentar con otras especies de la cadena trófica de la zona sur austral, con características semejantes a las del Loxechinus albus (invertebrado, primitivo y que posea la estrategia de supervivencia R), para así conocer si el daño de los iones cobre puede afectar a otras especies (siempre trabajando por debajo de la norma, según el decreto 90). AGRADECIMIENTOS Se agradece el constante apoyo por parte de Ronald Hernández, Fabiola Rojel y Mauricio Pineda, además al CEACIMA (Centro Experimental
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de Acuicultura y Ciencias del Mar) de la Universidad de Los Lagos. REFERENCIAS 1. Acevedo J., Orellana F. I. & Guiñez R. (2010) Evaluación experimental de la toxicidad de cobre in situ sobre la fauna asociada a Perumytilus purpuratus (Bivalvia: Mytilidae), un ingeniero ecosistémico. Rev. biol. mar. oceanogr. 45: 497-505. 2. Alarcón S. (2003) Determinación de elementos traza (Cd, Cu, Ni, Pb, Hg y As) en agua de mar y sedimento de la Bahía de Puerto Montt, año 2002” Tesis de grado, Universidad Austral de Chile 3. Belloti N., Romagnoli R. & Del Amo B. (2007) Pinturas no contaminantes para la protección antiiincrustante. Paper presentado en Congreso SAM/CONAMET 2007. 629-633 4. Crespo I. & González J. (2003) Pinturas antifouling. Ambient 23: 67-70 5. Curtis H. et al (2008) Biología. Médica Panamericana. 7: 915 6. García M., Rosas J., Hernández I., Velásquez A., Cabrera T. & C. Maneiro. 2005. Supervivencia y crecimiento larval de Arbacia Punctulata (Echinodermata: Echinoidea), Alimentada con cinco microalgas a dos salinidades. Rev. Biol. Trop. (Int. J. Trop. Biol.) 53 (3): 329-336 7. Galmés J. (1995) Química Inorgánica. Salvat editores. 2:368 8. Jérez G. (2003) La experiencia de áreas de manejo en chile: Una visión desde el IFOP. Actividad Pesquera y de Acuicultura en Chile. 341-351 9. McMurry E. et al (2009) Química general. Pearson Educación 5: 410 10. Mendoza-Rodríguez R. (2009) Toxicidad aguda del sulfato de cobre en postlarvas de camarón cryphiops caementarius Arch. Zootec. 58 (221): 103-110. 11. MINSEGPRESS. 2000. Decreto Supremo 90, Establece norma de emisión para la regulación de contaminantes asociados a la descarga de residuos líquidos a aguas marinas y continentales superficiales, Biblioteca del Congreso Nacional de Chile – BCN 12. Navarrete A., Camus P. & Opazo L. (2008). Variación ambiental y patrones di etarios del erizo negro Tetrapygus niger en costas intermareales rocosas del norte de Chile. Revista Chilena de Historia Natural 81: 305-319 13. Rodriguez Guerreiro M.J., Fragela J. A., González G., Muñoz E. & Carral L. (2009) Pinturas antiincrustantes utilizadas en las pinturas de recreo en los puertos deportivos de Galicia (España), Disponible en http://www.ipen.org.br/downloads/ XXI/121_RODRIGUEZ_GUERREIRO_M_J_.pdf 14. Salas-Garza A., Carpizo E., Parés G., Martínez R. & Quintana R. (2005) Producción de juveniles de erizo rojo Strongylocentrotus franciscanus (Echinodermata: Echinoidea) en Baja California, México. Rev. Biol. Trop. (Int. J. Trop. Biol. ISSN0034-7744) 53 (3): 345-355 15. Zamora S. & Stotz W. (1992) Ciclo reproductivo de Loxechinus Albus (Molina 1792) Echinodermata: Echinoidea, en puntilla Lagunillas IV Región, Coquimbo Chile. Revista Chilena de Historia Natural 65: 121-133
EQUIPO DE INVESTIGACIÓN Nombres estudiantes participantes: Felipe Pizarro, David Astorga. Edades: 18 años. Nombre profesor asesor: Marjorie Parra. Establecimiento educacional: Colegio Salesiano de Valparaíso. Localidad: Valparaíso.
¿En qué fecha comenzaron su investigación? ¿Cuánto tiempo le dedicaron? Comenzamos la investigación con erizos de mar el año 2009 y seguimos trabajando con ellos hasta el 2011. Le dedicamos mucho tiempo a este trabajo, ya que todo fue realizado en nuestros horarios libres después del colegio e incluso trabajamos fines de semana o durante las vacaciones de invierno. ¿Qué despertó su interés por la ciencia? ¿Y por el tema concreto que trataron? Son varios factores los que influyeron. Por una parte, el hecho de que en el colegio hubiera un equipo de ciencias que mostraba sus logros y del que pudiéramos saber qué hacían exactamente. Luego, la compatibilidad con compañeros que tenían los mismos intereses, donde nos potenciábamos para trabajar y discutir temas científicos. Además, detalles de contenidos y actividades de clases que nos permitieron abrir la curiosidad respecto a la ciencia. En el caso de David, desde pequeño había pensado en ser médico, pero una vez llegando a la educación media, las opciones y alternativas que se fueron abriendo marcaron la pauta para estudiar un área científica más biológica, descartando ya en segundo medio la opción de medicina por las áreas más asociadas a la investigación. En cuanto al tema, ya estaba siendo trabajado en el equipo de la academia científica del colegio, por lo que al ingresar al grupo,
nos contagiamos del entusiasmo de los logros anteriores y fue imposible no sentir un interés. ¿Qué procesos les han resultado más atractivos/ amenos/ significativos? El haber asistido a distintas ferias o congresos, en los cuáles tuvimos la oportunidad de conocer mucha gente ligada con la ciencia y donde pudimos defender nuestro trabajo frente a los científicos que allí se encontraban. Esos espacios crearon un vínculo con la investigación científica y verla como una alternativa de vida futura. Nos sentíamos científicos y, a medida que íbamos participando en más eventos, más nos apropiábamos de conocimientos, de experiencias, de conexiones con universidades y con académicos que conversaban de nuestros temas a la par. ¿Y cuáles más dificultosos? Vimos el gran desafío de trabajar en equipo: coordinar roles, tiempos, responsabilidades, confiar, asumir. ¿Cuál es la máxima importancia de la investigación realizada por ustedes? Gracias a los buenos resultados obtenidos podríamos ver nuestro trabajo aplicado en diferentes campos, como por ejemplo la medicina. Nuestra investigación generó un conocimiento nuevo, que puede ser usado para posteriores investigaciones. Y en paralelo, hicimos investigación científica; hicimos ciencia. Sin duda, el mayor logro.
Rev. Ciencia Joven (2012) 1, 71-75
© 2012 por Fundación Ciencia Joven
Estudio y comparación de la actividad antibacteriana de dos erizos de mar (Loxechinus albus y Tetrapigus niger) frente a Escherichia coli. Felipe PIZARRO1*, Marjorie PARRA-LEPE1 & David ASTORGA1. Colegio Salesiano de Valparaíso, Pasaje Don Bosco 88, Valparaíso, Chile.
1
ABSTRACT We compared the antibacterial activity of the coelom of two sea urchins (L.albus and T.niger) against E. coli. Can the coelom the component responsible for this activity? Is it related to the number of coelomocytes cells? Comparing halos of inhibition, the coelom of the two sea urchins, each in its two stages of development (juvenile and adult), eliminate E.coli, and adult stages of both sea urchins have higher than their respective states halo juveniles. It is observed that the juveniles have a greater number of total coelomocytes/ml when there are adults, and the black sea urchin have more total coelomocytes per ml than the red sea urchin. We conclude that there is a direct relationship between the number of total coelomocytes and antibacterial activity of red sea urchin, and not in blacks may be related to an individual’s ability of the coelomocytes types present in these animals. KEYWORDS. Sea urchins, coelom liquid, antibacterial, Loxechinus albus, Tetrapigus niger.
RESUMEN Se comparó la actividad antibacteriana del celoma de dos erizos de mar (L.albus y T.niger) frente a E. coli. ¿Puede ser el celoma el componente responsable de esta actividad? ¿Se relaciona con el número de células celomocíticas? Comparando halos de inhibición, el celoma de los dos erizos, cada uno en sus dos etapas de desarrollo (juvenil y adulto), eliminan E.coli, y el estado adulto de ambos erizos presenta mayor halo que sus respectivos estados juveniles. Se observa que los estados juveniles tienen un mayor número de celomocitos totales por ml respecto a sus adultos, y el erizo negro más celomocitos totales por ml que los erizos rojos. Se concluye que hay una relación directa entre el número de celomocitos totales y la actividad antibacteriana de los erizos rojos, y no así en los negros, pudiendo estar relacionado a la capacidad individual de los tipos de celomocitos presentes en estos animales.
PALABRAS CLAVE. Erizos de mar, líquido celomático, antibacteriano, Loxechinus albus, Tetrapigus niger. INTRODUCCIÓN Se demostró en años anteriores que dos erizos chilenos, Loxechinus albus (Molina 1782) y Tetrapygus niger (Molina 1782) (Echinodermata: Echinoidea) son capaces de bajar las cargas bacterianas de Escherichia coli del agua de mar en condiciones de acuario y durante 48 horas,1 obteniendo mejores resultados en estados adultos de ambos erizos respecto a los estados juveniles (Pizarro et al., 2009). Como proyección, se plan* Correspondencia: Email: pipo198@yahoo.cl. Recibido el 30 de enero de 2012 / 25 de mayo de 2012; aceptado el 27 de julio de 2012. Publicado por Fundación Ciencia Joven bajo una política Open Access utilizando una Licencia Creative Commons Reconocimiento CC-BY. DOI: 10.7578/cienciajoven.201212.
teó la necesidad de estudiar el líquido celomático, el cual contiene células celomocíticas descritas bibliográficamente con actividad fagocítica y determinar la posible actividad inmediata de las mismas en la actividad antibacteriana de estos erizos. Los equinodermos son animales exclusivamente marinos y se caracterizan básicamente por poseer una simetría radial secundaria. A nivel mundial se han descrito cerca de 7.000 especies vivientes (Clark & Dawney, 1992), mientras que para Chile se ha reportado la existencia de 129 especies (Larraín, 1995). A pesar de ser un grupo muy diversificado y bien conocido en Chile, este taxón presenta grandes vacíos de información taxonómica, zoogeográfica y ecológica en comparación con el nivel de conocimiento que se ha alcanzado en otros grupos de invertebrados presentes en el lito-
Pizarro et al
ral y plataforma de Chile (Mutschke, 2008). El erizo negro T. niger es el equinoideo más común del litoral de la zona norte y central de Chile (Zamora & Stotz, 1993) y constituye una especie con un importante papel en la estructura y organización de las comunidades que integra (Vásquez, 1989). El erizo de mar chileno, L. albus, se distribuye a través de la costa de Chile desde Arica (18°S) hasta Tierra del Fuego (55°S) (Oyarzún et al., 1999) y es el único erizo de mar con valor comercial en Chile. El sistema inmune del erizo de mar es innato, es decir, poseen una serie de genes que fabrican productos antimicrobianos genéricos (Familia Unida, 2006). Los invertebrados celomáticos presentan células presentes en su liquido celómico, los celomocitos, los cuales poseen actividad fagocítica (Ville y col., 1992), opzonizadora y citotóxica (González, 2003). Los erizos de mar viven en la zona intermareal, ubicándose hasta los 80 metros de profundidad (March, 2008). Estos organismos han sido de uso frecuente en investigaciones debido a su sensibilidad frente a productos contaminantes tóxicos y cambios de temperatura (Riveros y Zúñiga, 1993). Se alimentan principalmente de Lessonia spp, Durvillea spp, Ulva spp y Macrocystis spp (IFOP, 2008). Estudios reflejan la capacidad antibacteriana de los erizos negros (Iannacone, 2006). Sin embargo, no se describe la actividad del erizo rojo, el cual es más estudiado en Chile por ser comercial, y se requiere de su sobrevivencia. Los celomocitos son parte del sistema inmune de los erizos de mar y actúan en la fagocitosis y encapsulación de bacterias ajenas al erizo. El erizo púrpura de Norte América (Strongylocentrotus purpuratus) posee en promedio 7.5 x 106 células celomáticas por ml. Existen 4 tipos de celomocitos, los cuales se dividen según su función y morfología, encontrándose en mayor cantidad los celomocitos con actividad fagocítica, entre un 40 y 80%. Los celomocitos con actividad fagocítica además poseen opsonización, encapsulación y quimiotaxis, y fagocitosis. En este proyecto se espera determinar si el líquido celomocítico es responsable de la capacidad antibacteriana de ambos erizos, y si existen diferencias significativas entre los estados de desarrollo de cada uno.
MATERIALES Y MÉTODOS. Se trabajó en el laboratorio del Colegio Salesiano Valparaíso, entre abril y junio del año 2010 y mayo y julio del 2011. Se aisló Escherichia coli desde fecas humanas, cultivando en caldo nutritivo estéril. Se obtuvo 2 ml de líquido celomático de erizos de mar con jeringas de 5 ml con 0,5 ml de suero fisiológico. Se usaron discos de inhibición estériles con cada muestra problema, en placas de petri con agar MacConkey, en las cuales se plaqueó 0,1 ml de E.coli en siembra homogénea; luego se colocaron discos de inhibición sumergido en líquido celomático del correspondiente erizo (con una réplica). Las placas fueron incubadas durante 48 hrs. a 30º C. Se procedió a medir los halos de inhibición por placa, calculando promedio y desviación estándar. Como control positivo se usó alcohol y como control negativo, suero fisiológico. Para determinar la cantidad de celomocitos totales por muestra de líquido celomático en cada erizo, se extrajo 2 ml de líquido celomático (con una réplica desde 5 erizos negros adultos y juveniles, y desde 5 erizos rojos adultos y juveniles, contando células por ml a través de cámara de Neubahuer, en microscopio óptico a 40x. Se realizó cálculos de promedios y test de permutaciones para establecer diferencias significativas entre las muestras. Muestreos: ERJ=erizo rojo juvenil; ERA=erizo rojo adulto; ENJ=erizo negro juvenil; ENA=erizo negro adulto. Diámetro Halo de inhibición (mm)
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Figura 1: medida del halo de enhibición del líquido de erizos de mar a E.coli 9 8,5 8 7,5 7 6,5
EN ER adultos
adultos ER EN
8,75 7,875
juveniles
juveniles 7,5 8,375
Nº de celomocitos totales por ml
Pizarro et al
Figura 2: Promedios de Números de celomocitos totales por ml de erizos y rojos en dos estados de desarrollo. 6000000
73
desarrollo de una misma especie. Se observa que el erizo negro juvenil es el que posee el mayor número de células celomocíticas por ml. DISCUSIÓN
4000000 2000000
juvenil
0
ER
adulto
EN
tipos de erizos
Valores adulto juvenil RESULTADOS
ER (Cel/ml)
EN (Cel/ml)
1352500 2122500
1877500 5345000
En la figura 1, se observa que todas las muestras de celoma presentan halo de inhibición en placa frente a cultivo de E.coli, siendo, en su promedio, el celoma de erizo rojo adulto el que presenta más actividad (y con la menor SD=0.95). Comparando adultos con juveniles, los datos (figura 2) muestran distintas actividades entre rojos y negros, ya que para los erizos rojos la mayor actividad se presenta en el estado adulto, mientras que en el erizo negro, la mayor actividad se presenta en el estado juvenil. Respecto al conteo de celomocitos totales, se observa mayor cantidad por ml en los estados juveniles de ambos tipos de erizos de mar, siendo mayoritario el número de celomocitos totales para ambos estados de erizos negros respecto a los rojos. Tabla 1: Valores de significancia desde el Test de Permutaciones
p
ENA v/s ERA
0,031
ERA v/s ERJ ENA v/s ENJ ERJ v/s ENJ
0,0336 0,0332 0,034
Para el número de células por ml de celomocitos, se realizó un test de permutaciones con el programa R, obteniendo valores de diferencias significativas (p < 0.05) entre todas las comparaciones (Tabla 1), comparando número de células entre especies (adultos y juveniles) y entre estados de
Los erizos de mar poseen actividad antibacteriana frente a E.coli, disminuyendo las cargas bacterianas en agua de mar de acuarios (Pizarro & Astorga, 2009), lo cual puede ser causa del contenido celomático, específicamente de los celomocitos. Esto se valida frente a los resultados obtenidos por los halos de inhibición por el líquido celomático de los 2 tipos de erizos de mar estudiados en sus dos estados de desarrollo, donde las 4 muestras (ERA, ERJ, ENA, ENJ) estudiadas poseen actividad antibacteriana frente a E.coli. En promedio, el erizo adulto rojo posee mayor actividad antibacteriana frente a E.coli. Estos resultados validan también resultados de investigaciones previas, donde el erizo rojo adulto tuvo mayor actividad antibacteriana que el estado juvenil, relacionándose ahora con la mayor inhibición en placa por parte del líquido celomático del erizo rojo adulto respecto al juvenil. Esto permite establecer la posible relación entre la dinámica del animal completo y su líquido celomático, postulando que el líquido celomático sería responsable de la actividad antibacteriana del animal, pudiendo no ser el único. Sin embargo, sabiendo que el líquido celomático tiene diversidad de tipos celomocíticos, el conteo de celomocitos totales y que resultó ser mayor en los erizos negros no soportan resultados obtenidos en investigaciones anteriores, donde los erizos rojos tuvieron mayor actividad antibacteriana que los negros (Pizarro et al., 2009). En esta investigación, el mayor número de celomocitos totales se alcanzó en los erizos negros, en ambos estados estudiados. Esta no relación puede explicarse desde la perspectiva que a pesar de tener mayor numero de celomocitos, no necesariamente la actividad antibacteriana puede ser frente a E.coli, por lo que falta completar la información midiendo la actividad antibacteriana de los animales y del líquido celomático frente a otras bacterias. Otra propuesta es que, a pesar de que los
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Pizarro et al
erizos negros en ambos estados poseen mayor número de celomocitos totales, la diversidad de ellos y los tipos y su cantidad varíen, siendo en mayoría aquellos que no tienen actividad antibacteriana, no así en los erizos rojos, que a pesar de tener menor número, el tipo de celomocito en abundancia correspondería al de mayor actividad antibacteriana. Para esto, es necesario realizar un conteo independiente de los tipos de celomocitos y una descripción de aquellos, que solo se ha realizado en la especie de Strongelocentrotus purpuratus, y que no corresponde a las mismas familias de los erizos estudiados en esta investigación. A pesar de eso, los datos muestran una relación directa entre la actividad antibacteriana mostrada por los erizos negros en los halos de inhibición y el número de celomocitos totales, donde el estado juvenil en ambos casos presenta mayores resultados. Los resultados se relacionan con estudios en S. purpuratus, donde el número promedio de celomocitos por ml es en promedio 7.5 x 106 células celomáticas, semejantes a los resultados obtenidos en esta investigación.
los estados adultos presentaron mayor actividad antibacteriana (como organismos) que los estados juveniles; es sugerible ampliar el estudio a identificación y separación de tipos de celomocitos, busca relacionar resultados de ambas investigaciones. Se cumplió el segundo objetivo, al comparar los números celomocíticos totales de los erizos. AGRADECIMIENTOS A Pablo Bonati y el Centro de Investigación Científica de Quintay de la UNAB, CIMARQ, a la Profesora Chita Guisado y Roberto Maltraín de la Facultad de Recursos Naturales y Ciencias del Mar de la Universidad de Valparaíso y a Erwin Strashburger de la UTFSM, por la guía, orientación y entrega de materiales e individuos en estudio. Al Colegio Salesiano Valparaíso, por abrir espacios de desarrollo de las ciencias escolares. A Faviola Jorquera, Profesora de Matemáticas del CSV, por su apoyo en los análisis matemáticos de este proyecto. A Fundación Ciencia Joven. REFERENCIAS
CONCLUSIONES Se demuestra la actividad antibacteriana del celoma de 2 erizos de mar chilenos: L. albus y T. niger, en dos estados de desarrollo (adulto y juvenil) frente a E.coli, a través de halos de inhibición en placa. Comparativamente, los resultados muestran pequeñas diferencias entre especies y entre estados de desarrollo de una misma especie, validando la primera hipótesis y el primer objetivo de nuestra investigación. Para el número celular de celomocitos totales, se concluye que el erizo negro posee mayor número por ml que el erizo rojo, en ambos estados de desarrollo, siendo, en el caso del erizo negro, proporcional al efecto inhibitorio antibacteriano, para ambos estados, donde el juvenil presenta mayor actividad que el adulto. Sin embargo, estos resultados invalidan la hipótesis, debido a que los estados juveniles poseen mayor número de celomocitos que los estados adultos, para ambas especies, lo que no justifica los resultados de investigaciones previas donde
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Pizarro et al
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EQUIPO DE INVESTIGACIÓN Nombres estudiantes participantes: Mario Vargas, Guillermo Becerra, Johan Quezada. Edades: 17 , 17, y 18 respectivamente. Nombre profesor asesor: Marjorie Parra. Establecimiento educacional: Colegio Salesiano de Valparaíso. Localidad: Valparaíso.
¿En qué fecha comenzaron su investigación? ¿Cuánto tiempo le dedicaron? En marzo del 2010 iniciamos el trabajo con el propósito de seguir la investigación que se había venido desarrollando progresivamente desde el año 2008 en la academia científica de nuestro colegio. La investigación requirió una gran disponibilidad de nuestro tiempo, trabajando varios días a la semana durante y después de nuestra jornada escolar. ¿Qué despertó su interés por la ciencia? ¿Y por el tema concreto que trataron? La ciencia siempre ha sido de nuestro interés, desde muy pequeños nos preguntábamos el porqué de las cosas, el cómo sucedían y tratábamos de dar nuestras propias explicaciones. Siempre hemos mantenido clara la idea de que un científico es aquel que se plantea múltiples interrogantes dándole cavidad a la duda. En el colegio se ha seguido durante mucho tiempo una línea de investigación asociada al estudio de invertebrados marinos, sin dejar de lado nuestro interés en microbiología. Al ingresar en la academia científica conocimos los trabajos de compañeros que estuvieron años anteriores y quisimos continuar con sus líneas de investigación. ¿Qué procesos les han resultado más atractivos/ amenos/ significativos? Somos unos amantes de la biología y siempre nuestra fascinación han sido los animales; nos asombra la capacidad que posee
la almeja de comportarse frente a un agente extraño y poder sobrellevar las exigencias del entorno. El haber determinado las estructuras implicadas en la eliminación de la bacteria es, sin duda, nuestro descubrimiento más significativo. ¿Y cuáles más dificultosos? El desarrollo de una metodología adecuada a nuestros objetivos. Poder plantear una metodología es, sin duda, el proceso de la investigación que mas tiempo demando, ya que debía ser una metodología que se adecuara a nuestros alcances y recursos de laboratorio. ¿Cuál es la máxima importancia de la investigación realizada por ustedes? En general, se sabe del sistema inmunitario de bivalvos, pero la información presentada por nuestra investigación acerca de otros lugares físicos asociados a inmunidad toma relevancia en el área de la fisiología y la bioquímica, que puede ser extrapolado a otros organismos vivos con taxonomía cercana. Pero más importante aún, levantamos una línea de investigación relacionando el animal macro con microbiología, una temática poco trabajada en Chile. ¿Qué cualidades, a su parecer, debe tener un investigador escolar? Debe ser entusiasta y tener muy buena disposición al trabajo, ya que las investigaciones científicas se van mejorando con las experiencias, así que se debe ser constante.
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© 2012 por Fundación Ciencia Joven
Evaluación antibacteriana de componentes estructurales internos de la almeja de mar Venus antiqua (Molusca: Bivalvia) Mario VARGAS1, Marjorie PARRA-LEPE1*, Guillermo BECERRA1 & Johan QUEZADA1. Colegio Salesiano de Valparaíso, Pasaje Don Bosco 88, Valparaíso, Chile.
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ABSTRACT Venus antiqua is capable of reducing the E. coli of water from an aquarium. We measured the activity of four internal structures of the clam, hepatopancreas, gills, haemolymph and digestive tract in solution for one hour (plated at 0, 30 and 60 in MacConkey agar) and disk inhibition against E.coli. Hypothetically, it was hoped that the gills and the hemolymph presented antibacterial activity, partially rejecting this hypothesis. It was determined that only the hemolymph has antibacterial activity against E. coli, and the greater the storage mechanism of the bacteria inside the animal, partially rejecting the second hypothesis. In conclusion, the evidence shows antibacterial activity of hemolymph and accumulation of bacteria from the other tissues, which is of utmost importance to determine to propose the use of this clam as a potential decontaminant biofilter and water contaminated with bacteria. KEYWORDS. Venus antiqua, Escherichia coli, hepatopancreas, gills, haemolymph, digestive tract. RESUMEN Venus antiqua es capaz de disminuir las cargas bacterianas de E.coli del agua de un acuario. Se midió la actividad de cuatro estructuras internas de la almeja: hepatopáncreas, branquias, hemolinfa y tracto digestivo, en solución por una hora (plaqueando los tiempos 0, 30 y 60 en agar MacConkey) y en discos de inhibición frente a E.coli. Hipotéticamente, se esperó que las branquias y la hemolinfa presentaran actividad antibacteriana, rechazando parcialmente esta hipótesis. Se determinó que sólo la hemolinfa presenta actividad antibacteriana frente a E.coli, y que es mayor el mecanismo de almacenamiento de la bacteria en el interior del animal, rechazando parcialmente la segunda hipótesis. En conclusión, las evidencias demuestran actividad antibacteriana de la hemolinfa y una acumulación de bacterias parte de los otros tejidos, lo cual es de suma importancia determinar al proponer el uso de esta almeja como potencial biofiltrador y descontaminador de aguas contaminadas con bacterias. PALABRAS CLAVE. Venus antiqua, Escherichia coli, hepatopáncreas, branquias, hemolinfa, tracto digestivo.
INTRODUCCIÓN. Los bivalvos están1 descritos como filtradores y poseen un sistema inmunitario, con hemolinfa y hemocitos, quienes han sido trabajados en su actividad fagocítica, como los estudios chilenos realizados en el ostión del norte (González & Arenas, 2007). La respuesta inmune en moluscos está mediada por factores celulares y humorales y se * Correspondencia: Email: profemarjo@yahoo.com.mx. Recibido el 30 de enero de 2012 / 30 de mayo de 2012; aceptado el 27 de julio de 2012. Publicado por Fundación Ciencia Joven bajo una política Open Access utilizando una Licencia Creative Commons Reconocimiento CC-BY. DOI: 10.7578/cienciajoven.201213.
ha demostrado que existe una estrecha vinculación entre estos dos componentes (González & Arenas, 2007). Estas células circulantes están presentes en la hemolinfa, pero también son capaces de salir de la circulación y migrar a otros tejidos del animal donde pueden agregarse para restringir la infección o alguna lesión tisular (Bachère et al., 2004). Su capacidad de fagocitosis es una de las funciones esenciales de los hemocitos para eliminar agentes exógenos como bacterias o protozoos (Bayne, 1990). En bivalvos pectínidos la capacidad fagocítica se ha evaluado en Pecten maximus con diversos tipos de bacterias y levaduras (Lambert & Nicolás, 1998). Cuando los bivalvos descansan en un sustrato, el animal absorbe el agua a través de la abertura o sifón inhalante.
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Vargas et al
El alimento óptimo de los bivalvos sigue siendo una incógnita pero indudablemente el fitoplancton constituye la parte principal de la dieta. Otras fuentes de alimentación pueden ser importantes, como las finas partículas de materia orgánica muerta (detritus) con bacterias asociadas y materia orgánica disuelta (FAO, 2007). Estudios realizados en el sur de nuestro país demostraron que la almeja de agua dulce, Diplodon chilensis, es un potencial organismo biofiltrador. D. chilensis se encargó de bajar las cargas bacterianas en agua de pozo con coliformes fecales y los resultados obtenidos apoyan la idea de emplearla como un biofiltro, posible de ser incorporado en aguas pozos para depurar el agua (Lara et al., 2002). Venus antiqua (King y Broderip 1835) (Molusca: Bivalvia) es una almeja muy común que se distribuye en el litoral de las provincias biogeográficas peruana, centro chilena y magallánica. La distribución zoogeográfica latitudinal va desde Pucusana (18° LS) en Perú hasta el Archipiélago de Los Chonos (43° LS) en Chile y se distribuye en el nivel inferior del intermareal y submareal, desde los 2 m a los 30 m de profundidad; es comercializada a lo largo de todo el país y podría presentar las características similares a las de Diplodon chilensis. Además, puede ser cultivada en laboratorio usando una corriente suave y no necesita de amplios espacios para desarrollarse cuando vive en comunidad. Venus antiqua se alimenta de microalgas, las cuales también pueden ser fácilmente cultivables, con luz y nutrientes básicos (Brieba, 2001). Escherichia coli es una enterobacteria descrita en el ser humano como simbionte del intestino grueso, pero además se describe como indicador de agua contaminada. Esta bacteria es contaminante también de los mares, crece en medios salinos y es de fácil cultivo en laboratorio, donde su aislamiento se consigue usando medios sólidos selectivos de esta. Esta investigación nace en el año 2008, el cual se ha desarrollado durante los últimos dos años, determinando que V. antiqua tiene actividad biofiltradora frente a bacterias E.coli y de agua de mar cruda, en periodos de 48 horas. El uso de mayor cantidad de almejas en un volumen
determinado de agua favorece más la disminución de la carga bacteriana (Quezada et al., 2009). A partir de esta investigación y sabiendo que la almeja disminuye las cargas bacterianas del agua del acuario, la pregunta que surge es que ocurre con la bacteria dentro de la almeja, ¿es eliminada o almacenada en alguna zona específica del animal? ¿Hay actividad inmunitaria por parte de la almeja o sólo es un mecanismo de encierro que evita contabilizarlas en el agua del acuario? Y si elimina o almacena las bacterias en su interior ¿qué factores ambientales influyen en la actividad biofiltradora de la almeja? HIPÓTESIS Si la almeja Venus antiqua disminuye las cargas bacterianas de E.coli del agua de mar en un acuario, y presenta estructuras con enzimas y actividad inmunitaria, y si el agua entra en contacto con tracto digestivo, branquias y hemolinfa, entonces las bacterias son eliminadas por la hemolinfa del animal. MATERIALES Y MÉTODOS Se obtuvo Escherichia coli desde fecas humanas cultivando en agar MacConkey en placa de petri para su identificación y cultivando en tubos de 10 ml de caldo nutritivo estéril previo a los experimentos, usando cultivos over night. Se extrajo branquias, tracto digestivo (intestino, estómago y hepatopáncreas) y hemolinfa de 10 almejas seleccionadas desde un acuario de 20 almejas, por su condición de sifoneo en 24 hrs previo al experimento. La hemolinfa (2 ml) se extrajo con jeringa de 5 ml desde el músculo abductor posterior con suero fisiológico en una relación suero: hemolinfa 1:4, mezclándose todas las muestras. Las otras estructuras fueron extraídas, cortadas en trozos pequeños, sumergidas en 10 ml de suero fisiológico. Se preparó una batería de tubos de ensayo, mezclando 3 ml de solución problema y 2 ml de E.coli desde un caldo nutritivo over night. Se muestreó desde cada tubo 0.1 ml en placas de petri con agar MacConkey estéril en siembra homogénea en los tiempos 0, 30 y 60 mi-
Vargas et al
nutos (con una réplica), incubándose por 48 hrs a 30°C. Se contó UFC por placa. Se plaquearon diluciones hasta 10-2. Como control, se mezcló 3 ml de suero fisiológico con 2 ml de E.coli desde la misma muestra que los experimentales, usando el mismo procedimiento descrito para las muestras problemas. Tabla 1: volúmenes en batería de tubos experimentales y control. Muestra problema
volumen volumen (ml) de E.coli (ml)
Suero V final por fisiológico tubo
(ml)
(ml)
Hepatopáncreas
3
2
-
5
Branqueas
3
2
-
5
Hemolinfa
3
2
-
Tracto digestivo
3
2
-
5 5
Control
-
2
3
5
En paralelo se midió la inhibición bacteriana con discos de inhibición (elaborados con papel filtro de 5 mm de diámetro) sumergidas en cada muestra problema: hemolinfa, branquias y tracto digestivo (intestino, estómago y hepatopáncreas), frente a plaqueos de siembra homogénea de E.coli, en placas con agar MacConkey. Como control positivo se usó discos con alcohol, y como control negativo, suero fisiológico. Cada placa fue incubada por 48 hrs a 30°C. Para establecer la relación que existe entre las estructuras antes mencionadas y la disminución de cargas bacterianas desde un acuario, se experimentó con 6 almejas en acuario de 5 lt de agua de mar filtrada (5 micras) y esterilizada (ultravioleta) donada por la Facultad de Ciencias del Mar de la Universidad de Valparaíso. Se agregó 0,5 ml de E.coli desde un cultivo over night y 5 ml de caldo nutritivo estéril. Al tiempo cero se sacaron dos almejas desde cada acuario (2), y desde cada una se obtuvo 2 ml de hemolinfa desde el músculo abductor con jeringa estéril, tracto digestivo y branquias a partir de la disección; estos últimos tejidos fueron cortados en trozos pequeños y sumergidos en 10 ml de suero fisiológico en una placa de petri estéril. Todas las muestras fueron plaqueadas en agar MacConkey estéril en siembra homogénea (muestras directa y dos dilu-
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ciones), incubando 48 hrs a 30°C y contando unidades formadores de colonias (UFC). En paralelo, se tomó muestras desde el agua del acuario plaqueando en siembra homogénea en agar MacConkey (ambos acuarios). El procedimiento se repitió en los tiempos 5 hrs y 10 hrs. Como control se realizó el mismo procedimiento en almejas en acuarios sin Escherichia coli. RESULTADOS En todos los ensayos de hepatopáncreas, branquias y tracto digestivo mezclados con E.coli en tubos de ensayos de 0 a 60 minutos, el número poblacional de E.coli siempre fue en aumento durante la hora de medición (tasa de generación de E.coli: 30 minutos), además de la aparición de otras enterobacterias propias de cada tejido (como Klebsiella spp.). Para los ensayos de hemolinfa, se observó leve disminución bacteriana desde el tiempo 0 al tiempo 60, en menos de 500 UFC por placa. En los ensayos con discos de inhibición, solo la hemolinfa presentó un halo de inhibición de 9 mm promedio (4 réplicas), siendo menor al halo producido por el alcohol (promedio 11 mm) (control positivo). El control suero fisiológico no presentó halo de inhibición. DISCUSIONES Según los resultados, se observa que las estructuras internas estudiadas: hepatopáncreas, branquias y tracto digestivo no tienen actividad antibacteriana frente a E.coli, no así la hemolinfa, que si presenta actividad antibacteriana frente a E.coli. El hepatopáncreas, ubicado a un costado del tracto digestivo y que recibe productos absorbidos por el estómago, mostró presencia de otras bacterias a parte de E.coli, por lo que se interpreta como una estructura acumuladora de bacterias y no antibacteriana. Así mismo, el tracto digestivo, a pesar de contener enzimas digestivas, no necesariamente actúan como mecanismos antibacterianos, comportándose semejante al hepatopáncreas, quien estaría en menos contacto normalmente con las bacterias que el tracto digestivo. En el caso de las branquias, donde tampoco se
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Vargas et al
observa una actividad antibacteriana, se contradice con la bibliografía, que señala que tiene actividad enzimática de protección y se relaciona con la hemolinfa, permitiendo eliminar bacterias (Barnes, 1986). Para la hemolinfa, la actividad antibacteriana está presente, complementando información bibliográfica referida a la capacidad fagocítica y mecanismos defensivos de los hemocitos y el suero de hemolinfa (González & Arenas, 2007). Si estas estructuras estudiadas, que están en contacto con la entrada de agua y son las primeras que se encuentran con bacterias que ingresan al animal, muestran no inhibición frente a E.coli (Hp, B y TD), podemos suponer que no tienen efecto antibacteriano, pero se abre el cuestionamiento si frente a otra bacteria si habría actividad. Sin embargo, los ensayos muestran presencia de otras enterobacterias en estas zonas del animal, lo que hace suponer que podrían ser simbiontes o venir desde afuera esporádicamente, no ser patógenas y acumularse en estas estructuras. En una investigación anterior de este equipo de ciencias, la almeja disminuía la carga bacteriana de E.coli en 48 hrs, no habiendo bacterias en las fecas del animal proporcionales a la disminución del agua, lo cual se justifica con la actividad antibacteriana ahora demostrada por los ensayos de inhibición. La propuesta de este estudio es que las bacterias ingresan al animal, se acumulan en estructuras, como branquias, intestino o hepatopáncreas, para lentamente ser eliminadas por la hemolinfa, que funciona en un sistema circulatorio abierto y posee células capaces de moverse hacia otros tejidos (González & Arenas, 2007). Esto se apoya con los resultados obtenidos en el tercer experimento (tercer gráfico), donde los valores de UFC por placa disminuyen en el agua del acuario, en la hemolinfa y en las branquias al cabo de 10 hrs, y aumenta en la zona del tracto digestivo, sugiriendo que el tracto acumula bacterias y no las elimina, lo que explicaría la disminución de bacterias en el agua del acuario. Sin embargo, por resultados obtenidos por Quezada et al. (2009), sabemos que las bacterias no salen vivas desde la almeja dentro de las 48 hrs. Esto se puede explicar por una actividad de la hemolinfa posterior, que impediría la salida de bacterias vivas desde la almeja. Los
resultados muestran que las branquias no acumulan bacterias y los discos de inhibición muestran que no hay actividad antibacteriana en esta zona. Es así como aceptamos la primera hipótesis, debido a que los resultados muestran que la hemolinfa tiene actividad antibacteriana y que las otras estructuras solo almacenan la bacteria. Se sugiere medir la disminución de las cargas bacterianas en acuario a largo plazo (más de 48 hrs), para determinar si al cabo de un tiempo las bacterias excedentes salen a través de las fecas del animal. CONCLUSIONES La almeja Venus antiqua es capaz de bajar las cargas bacterias de E.coli en el agua de mar de un acuario (Quezada et al., 2009), lo cual estaría relacionado al almacenamiento de las bacterias en zonas como el tracto digestivo, y en un menor grado la eliminación de estas bacterias por acción antibacteriana de la hemolinfa. Se cumplen los objetivos al determinar estructuras asociadas al mecanismo antibacteriano, como la hemolinfa, y que el mecanismo de disminución de bacterias del agua estaría dado principalmente por una acumulación de las mismas más que eliminación. La hipótesis es aceptada. Sin embargo, es necesario ampliar el estudio a otros tipos bacterianos y determinar si las fecas de las almejas presentan bacterias después de 48 hrs, lo que validaría el supuesto de que hay un claro almacenamiento. Esto tiene relevancia a la hora de proponer el uso de Venus antiqua como biofiltrador natural, ya que si se pretende descontaminar aguas contaminadas con bacterias, es necesario que la almeja elimine las bacterias y no las almacene para enviarlas al agua de nuevo mas tarde. AGRADECIMIENTOS A Pablo Bonati y el Centro de Investigación Científica de Quintay de la UNAB, CIMARQ; a la profesora Chita Guisado y Roberto Maltraín de la Facultad de Recursos Naturales y Ciencias del Mar de la Universidad de Valparaíso, y al Dr. Erwin Strashburger de la UTFSM, por la guía, orienta-
Vargas et al
ción y entrega de materiales e individuos en estudio. Al Colegio Salesiano Valparaíso por abrir espacios de desarrollo de las ciencias escolares. A Faviola Jorquera, profesora de Matemáticas del CSV, por su apoyo en los análisis matemáticos de este proyecto.A Fundación Ciencia Joven. REFERENCIAS 1. Bachère E., Gueguen Y., Gonzalez M., de Lorge-ril J., Garnier J. & Romestand B. (2004) Insights into the anti-microbial defense of marine invertebrates: the penaeid shrimps and the oyster Cras-sostrea gigas. Immunol. Rev., 198: 149-168. 2. Barnes R. (1986) Zoología de Invertebrados. 4ta Edición. 3. Bayne C.J. (1990) Phagocytosis and non-self recognition in invertebrates. Phagocytosis appears to be an ancient line of defence. Bioscience, 40: 723-731. 4. Brieba C. (2001) Microalgas usadas en acuicultura. URL: http://www.unap.cl/~cbrieba/micro._acui.htm. 5. González M. & Arenas G. (2007) Modificación de los parámetros inmunitarios hemolinfáticos en el ostión del norte (Argopecten purpuratus, Lamarck, 1819) afectados por el
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cuadro de retracción del manto. Invest. Mar., Valparaíso, 35(1): 3-12. 6.Lambert C. & Nicolas J.L. (1998) Specific inhibition of chemiluminescent activity by pathogenic vibrios in hemocytes of two marine bivalves: Pec-ten maximus and Crassostrea gigas. J. Invertebr. Pathol., 71(1): 53-63. 7.Lara G., Contreras A. & Encina F. (2002) La almeja de agua dulce diplodon chilensis (bivalvia:hyriidae) potencial biofiltro para disminuir los niveles de coliformes en pozos: experimento de laboratorio. Gayana (Concepc.). Vol.66, no.2, p.113-118. URL: http://www. scielo.cl/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S071765382002000200005&lng=es&nrm=iso.ISSN 0717-6538. 8.Quezada J., Giacaman B., Parra M. (2009) Estudio de la actividad biofiltradora de la almeja de agua de mar Venus antiqua frente a bacterias. VI Congreso Regional de Ciencia y Tecnología Programa Explora, Región de Valparaíso. 9.Ramirez J., Contreras G. & Gomez M Carmen. (2005) La fase estacionaria en la bacteria Escherichia coli. Revista Latinoamericana de Microbiología. URL: http://www.medigraphic.com/pdfs/lamicro/mi-2005/mi05-3_4f.pdf 10. Uriarte I. (2008) Estado actual del cultivo de moluscos bivalvos en Chile. URL: ftp://ftp.fao.org/docrep/ fao/011/
EQUIPO DE INVESTIGACIÓN Nombres estudiantes participantes: Hugo Labrín, Pedro González y Carlos Molina. Edades: 17, 17 y 15 respectivamente. Nombre profesor asesor: Waleska Petrovich. Establecimiento educacional: Centro Educacional Wolfang Amadeus Mozart Ltda. Localidad: Collipulli.
¿En qué fecha comenzaron su investigación? ¿Cuánto tiempo le dedicaron? Nuestro trabajo comenzó en el mes de junio, cuando decidimos el tema y comenzamos con una investigación bibliográfica. Después de definir el enfoque, iniciamos los trabajos en terreno, dónde tomamos muestras del sector reiteradas veces para poder analizarlas y determinar los parámetros que se observan en la investigación. ¿Qué despertó su interés por la ciencia? ¿Y por el tema concreto que trataron? Se despertó principalmente por el apoyo de nuestro colegio y por el entusiasmo demostrado por nuestra profesora asesora. El tema fue elegido para presentarse en diversas ferias científicas a nivel nacional y regional, por lo tanto, quisimos buscar algo que nos representara como región y destacara la importancia y el valor de nuestros ecosistemas. El Lago Budi es el único lago salado en Chile y esto se produce por una serie de cambios morfológicos en su cuenca y que le otorga particularidades únicas. En el colegio se ha seguido durante mucho tiempo una línea de investigación asociada al estudio de invertebrados marinos, sin dejar de lado nuestro interés en microbiología. Al ingresar en la academia científica conocimos los trabajos de compañeros que estuvieron años anteriores y quisimos continuar con sus líneas de investigación.
¿Qué procesos les han resultado más atractivos/ amenos/ significativos? Los procesos prácticos, como investigación en el laboratorio, toma de muestras y verificación de datos, fueron los procesos más atractivos para nosotros. Disfrutamos mucho trabajando en el proyecto, formando un equipo ameno y familiar. ¿Y cuáles más dificultosos? El tema que estudiamos posee un marco bibliográfico enorme. Uno de los procesos más dificultosos para nosotros fue el de definir nuestro enfoque y seleccionar la información bibliográfica necesaria, que aunque puede resultar en un proceso más tedioso, es un proceso de suma importancia. ¿Cuál es la máxima importancia de la investigación realizada por ustedes? La investigación realizada nos sirvió para aprender sobre temas que nos ayudan a conectar las ciencias que estudiamos con todo lo que vemos, peros sobre todo, nos sirvió para abrirnos muchas puertas, una de ellas fue el campamento científico “Kimlu”, donde conocimos personas con nuestros mismos intereses y ganas de aprendizaje. ¿Qué cualidades, a su parecer, debe tener un investigador escolar? Por sobre todo, las ganas de trabajar y aprender en el proceso. Muchas veces deberá sacrificarse por su proyecto, botarlo y plantearlo de nuevo y si éste no tiene la disposición de realizar un buen trabajo, no llegará muy lejos.
Rev. Ciencia Joven (2012) 1, 83-86
© 2012 por Fundación Ciencia Joven
Nivel de eutrofización y evaluación del Lago Budi Pedro GONZÁLEZ1, Hugo LABRÍN1*, Carlos MOLINA1 & Waleska PETROVICH1. Centro Educacional Wolfgang Amadeus Mozart, Bulnes 118, Collipulli, Chile.
1
ABSTRACT The degree of eutrophication of the hydrographic basin of the Budi Lake (IX Region, Chile) was established and the contribution of nutrients was estimated. At the same time an assessment was made of the present trophic level of the lake in relation to quality of the water. The degree of eutrophication is determined with the geological information systems of the physical characteristics of the lake basin (fragility) and land use while the model for the contribution of nutrients was based on the methods proposed by Ryding & Rast (1992). A contrast is made between national and international classifications for establishing the trophic level of the lake and quality of the water.In the results, it is possible to check the contribution of nutrients from the basins of the lake. With respect to the trophic level, the eutrophic state was determined together with the phosphorus limitation for the growth of the phytoplankton. The results would indicate that a model would constitute a valid tool for improving the environmental quality of one of the main ecosystems of the coastal edge of the Araucanía Region. KEYWORDS.Level of anthropization, eutrophication, limiting factor, P/N ratio, development of shoreline. RESUMEN Se determinó el nivel de eutrofización y se estimó el origen y la influencia de nutrientes en la cuenca hidrográfica del Lago Budi (IX Región, Chile). Además de evaluar el nivel trófico actual del lago, lo relacionamos con su calidad de agua. La determinación del grado de eutrofización, se realizó con sistemas de información geográficos de las características físicas de la cuenca (fragilidad) y el uso del suelo; por su parte el modelo de aporte de nutrientes se basó en los métodos propuestos por Ryding & Rast (1992). En la determinación del nivel trófico del lago y de su calidad de agua, se contrasta entre clasificaciones nacionales e internacionales. En los resultados, se comprobó el aporte de nutrientes provenientes de las distintas cuencas. Respecto al estado trófico, se determinó un estado eutrófico y la limitancia del fósforo en el crecimiento fitoplanctónico. Los resultados también permiten indicar que un modelo constituiría una herramienta válida para mejorar la calidad ambiental de uno de los principales ecosistemas del borde costero de la Araucanía. PALABRAS CLAVE. Nivel de antropización, eutrofización, factor limitante, relación P/N, desarrollo de la línea costera.
INTRODUCCIÓN El “estado trófico”1 de los lagos es considerado como un concepto fundamental en la ordenación y clasificación de los mismos, ya que expresa la relación entre el estado de nutrientes en un cuerpo de agua superficial y el crecimien* Correspondencia: Email: labrin.94@gmail.com. Recibido el 4 de febrero de 2012 / 9 de abril de 2012; aceptado el 27 de julio de 2012. Publicado por Fundación Ciencia Joven bajo una política Open Access utilizando una Licencia Creative Commons Reconocimiento CC-BY. DOI: 10.7578/cienciajoven.201214.
to de la materia orgánica en el mismo (Ryding & Rast 1992). Por lo tanto, depende principalmente del marco geológico en el que fue formado y de las cargas de nutrientes que recibe (Rivera 2002) y se presenta como una condición biológica causada por varios factores, como el aporte de nitrógeno y fósforo, pero solo potencialmente afectado por el pH, turbidez, color, etc. (Carlson & Simpson 1996). De acuerdo al estado o nivel trófico se puede clasificar a los lagos en oligotróficos (pobre en nutrientes), eutrófico (rico en nutrientes) y mesotróficos (condición intermedia entre ambos) (Margalef 1983). La eutrofización por otro lado,
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González et al
representa el proceso de maduración y envejecimiento natural de los ecosistemas lacustres (Rast & Holland 1988, Díaz 1994, Armesto et. al. 1996 y Vargas & Pérez 1999). Este proceso es observado en el Lago Budi (ubicado en la provincia de Cautín, Región de la Araucanía, sobre el relieve cordillerano costero, a 10 km del sureste de Puerto Saavedra; con área de 65 km2). Este proceso se debe a un acelerado enriquecimiento de nutrientes, producto del aporte de las fuentes difusas (actividades agropecuarias) que existen en la cuenca, situación que se puede predecir a través de modelos matemáticos. Se pretende evaluar el estado actual del nivel trófico del Lago Budi mediante la medición de parámetros físico - químico y biológicos.
sector y cómo afecta esto a la población aledaña. En cada sector se tomaron distintas muestras de agua; en la orilla, 3 m. y 5 m. de distancia respecto a esta, arena del fondo del lago y arena superficial, que servirían para identificar el alcance que puede tener el proceso de eutrofización hacia las costas y playas del sector. Con éste sistema de muestreo, se espera encontrar resultados distintos para explicar así la diferencia entre el nivel de eutrofización de la orilla contra los de los puntos más alejados a la costa. Luego se realizó una identificación del aporte de nutrientes en las cuencas presentes en el lago, dónde se podía identificar y destacar la gran actividad agrícola y ganadera del lugar. Todos los datos fueron analizados y procesados por el software Matlab 6.5.
METODOLOGÍA
Allipén
Temo
Sector
Tabla 1: En la tabla se observan los valores de P por sector, N por sector, clorofila “a” y profundidad del disco de secchi. Valores tomados en muestras desde la orilla, 3 m y 5 m con respecto a la misma, sobre los cuales se calcula un promedio y se establecen los valores expuestos en la siguiente tabla.
Comué
El objeto de estudio es el Lago Budi, el cual ha sido designado como reserva para la biodiversidad por presentar características únicas en Chile y Sudamérica. Alberga 180 especies de flora y 156 de fauna, algunas vulnerables y otras en peligro de extinción. Tiene un contorno accidentado de forma irregular y un humedal de tipo costero que corresponde a un ecosistema de aguas continentales. Respecto al uso de suelo, el predominante del sector es agrícola, seguido por el ganadero, cuyas técnicas de cultivo y prácticas es del tipo campesino tradicional. Lo realizado en primer lugar fue la recopilación de información bibliográfica disponible en Universidades, Centros de Investigación, Instituciones públicas y privadas, etc., relacionada principalmente con el área de estudio, problemática ambiental y modelos matemáticos aplicables al proyecto. Después de obtener los datos necesarios para conocer la problemática del lago, el equipo de trabajo se dirigió a éste para obtener muestras y poder comprobar de forma visual el proceso de eutrofización que allí ocurre. Se tomaron muestras en distintos sectores del lugar, comenzando en la “boca Budi” (lugar en que se une el lago con el mar), hasta llegar al sector de bolleco (lugar más afectado por la eutrofización y sector en el que se encuentra la comunidad de puerto Domínguez). De ésta manera, se podía determinar el grado de eutrofización presente en cada
RESULTADOS Los resultados del muestreo se exponen la siguiente tabla.
Punto Promedio Promedio Clorofila Profundidad mues- P total N total “a” del disco (mgL -1) (mgL -1) (mgm-3) de secchi treo Orilla
50,6
402
3,74
0,6
3m
48,3
386
3,7
1,1
5m
48,25
382
2,97
1,3
Prom.
49,05
390
3,47
1
Orilla
38,2
460
18,3
0,8
5m
34,5
448
17,5
1
3m
32,33
442
15,08
1,2
Prom.
35,1
450
16,96
1
Orilla
59,5
482
18,3
0,9
5m
57,02
461
17,34
0,7
3m
54,6
437
17,27
0,5
Prom.
57,04
460
17,67
0,7
Prom. total
Botapulli
Bolleco
González et al
Orilla
56
390
3,01
1
3m
49
340
2,65
0,7
5m
48
320
2,5
0,4
Prom.
51
350
2,72
0,7
Orilla
33,4
464
12,8
1,8
3m
27,8
451
12,4
1
5m
23,85
435
11,55
0,8
Prom.
28,35
450
12,25
1,2
Prom. total
44,09
420
10,614
0,92
Tabla 2: Se identifican los valores del P y N, como nutrientes principales de todo lago, que determinan el crecimiento fitoplanctónico dentro de éste. Además la “clorofila a” que mide la cantidad de algas presentes en el lago y la profundidad del disco de secchi como la cantidad de luz en relación a la profundidad.
Punto muestreo
Promedio Promedio Clorofila Profundidad P total N total “a” del disco (mgL -1) (mgL -1) (mgm-3) de secchi
Temo
49,05
390
3,47
1
Allipén
35,01
450
16,96
1
Comué
57,04
460
17,67
0,7
Bolleco
51
350
2,72
0,7
Botapulli
28,35
450
12,25
1,2
Prom. total
44,09
420
10,614
0,92
Tabla 3: Muestra la relación entre fósforo y nitrógeno presente en cada cuenca del lago. Punto muestreo
Invierno P/N
Factor limitante
Temo
5,98
Nitrógeno
Allipén
12,67
Fósforo
Comué
10,78
Fósforo
Bolleco
7,43
Fósforo
Botapulli
14,33
Fósforo
Prom. total
10,238
Fósforo
85
DISCUSIÓN Para poder entender e identificar los resultados se hace necesario reconocer algunos elementos que inciden y pueden modificar éstos mismos, tales como el clima (sector oceánico con influencia mediterránea), las características socioeconómicas y uso de suelo (desarrollo indígena con una fuerte inclinación a la agricultura), la hidrología (cuerpo de agua estacionario que se conecta con el mar a través de una cuenca producida posterior al terremoto de 1960), entre otros. También es necesario mencionar la relación P/N, que según el criterio de vollenweider (CEPIS 1990), la frontera que divide las limitancias de desarrollo de algas planctónicas, por fósforo o nitrógeno, es definida según la relación P/N = 9. De tal modo que, para relaciones con valores superiores a 9, se establece que el fósforo es el nutriente que limita el desarrollo de biomasa fitoplanctónica, mientras que para valores inferiores a 9, será el nitrógeno quien lo haga. En base a los resultados anteriores, también podemos observar que existe una relación entre la profundidad de las muestras con los niveles de ellas. Ya que se observa que las muestras más cercanas a la orilla presentan niveles mayores, mientras que los más lejanos poseen valores menores. Esto se puede explicar con la influencia marina que presenta la cuenca, que arrastraría los sedimentos hacia las orillas. También incide en el proceso de eutrofización el desarrollo de la línea costera (DLC), que tiene una directa relación con la fragilidad de las cuencas del lago. El desarrollo de esto (DLC), trae consigo una mayor superficie colonizada por macrófitas acuáticas enraizadas, mayor diversidad de ambientes bentónicos y mayor superficie de contacto entre la capa productora y la capa desintegradora, entonces, de acuerdo a Hutchinson (1957); En Urrutia et. al. (2000), el desarrollo de la línea de la costa proporciona una idea de los potenciales efectos de los procesos litorales sobre el lago, que son proporcionales a su volumen (Wetzel 1981); entonces, en sistemas lénticos, mayor desarrollo de la línea costera, significa mayor desarrollo biológico. En Chile no existe un sistema formal para
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González et al
la clasificación de lagos según su estado trófico (excepto por el Proyecto de Norma de Calidad Secundaria que aun se encuentra en trámites legislativos). Por ello, se compararon los resultados con los parámetros propuestos por SEPA (1974), que clasifica al Lago Budi como de orden eutrófico. Producto de éste análisis, es posible destacar que las clasificaciones propuestas por el Proyecto de Norma de Calidad Secundaria son mucho menos exigentes que la de los organismos internacionales. Con lo que respecta a calidad de aguas, teniendo en cuenta que el aumento del nivel trófico de un lago, disminuye la calidad de éstas y restringe sus usos, fue necesario clasificar la calidad del agua según la clasificación propuesta por Parra (1989) donde define los usos del recurso hídrico considerando su nivel trófico, el Lago Budi cumple las condiciones necesarias para deportes náuticos sin contacto directo, riego y producción de energía. Sin embargo, los dos primeros usos se ven restringidos por el exceso de macrófitas y salinidad respectivamente.
concluir que ya que el proceso de eutrofización que experimenta el Lago Budi se debe al enriquecimiento de nutrientes por el aporte de actividades agropecuarias desarrolladas en las cuencas, es posible determinar la evolución de éste proceso a través de modelos matemáticos y una base de datos más amplia.
CONCLUSIONES
1. Armesto J., Villagrán C. & Arroyo M. (1996) Ecología de los boques nativos de Chile. Universidad de Chile. 2. Carlson & Simpson J. (1996) A coordinator´s Guide to Volunteer Lake Monitoring Methods. North American Lake Management Society. 3. CEPIS. (1990) Metodología simplificada para la evaluación de eutrofización en lagos cálidos tropicales. Centro panamericano de Ingeniería Sanitaria y ciencias del Ambiente. 4. Díaz C. (1994) El control de la eutrofización de la Laguna chica de San Pedro. Universidad de Concepción. 5. Margalef R. (1983) Limnología. Ed. Omega Barcelona, España. 6. Parra O. (1989) La eutrofización de la laguna grande de San Pedro. Concepción, Chile. 7. Rast W. & Holland M. (1988) Eutrophication. Ambio 17(1) : 1-17. 8. Rivera D. (2002) Modelación del oxígeno disuelto en lagos estratificados incorporando los efectos del viento. Universidad de Concepción, Concepción. 9. Ryding S. & Rast W. (1992) El control en la eutroficación en lagos y pantanos. Ediciones Pirámide S.A. Madrid. 10. SEPA. (1991) Quality Criteria for Lakes and Water Courses. Swedish Environmental Protection Agency. 11. Urrutia R., Cisternas M., Araneda A., Retamal O. & Parra O. (2000) Caracterización Morfométrica y sedimentológica de cinco lagos costeros de la VIII Región, Chile. Revista Geográfica de Chile Terra Australis 45:7-24. 12. Vargas J. & Pérez C. (1999) Modelación de calidad de aguas del lago Villarrica y aproximación al problema hidrodinámico. VI jornadas CONAPHI, Chile. 13. Wetzel R. (1981) Limnología. Ediciones Omega S.A.
A partir de la investigación, se puede concluir que el nivel trófico del Lago Budi correspondió a un estado eutrófico, es decir, que presenta un exceso de nutrientes, dónde el fósforo es el factor que limita el crecimiento fitoplanctónico. Este estado (eutrófico), está fuertemente influenciado por el alto grado de fragilidad que poseen las subcuencas y el nivel de antropización presente en ellas. La calidad de agua que presentó el Lago Budi fue muy mala (clase 5) en el caso de la clasificación propuesta por SEPA (1991) y no adecuada para la conservación de las comunidades acuáticas ni para los usos prioritarios de acuerdo a lo propuesto por el Proyecto de Norma de Calidad secundaria, que se encuentra en trámite legislativo. Además, el lago no presenta una estratificación térmica (por su baja profundidad), por lo que se presenta como una mezcla completa. A partir de esto, se puede determinar que dentro de las medidas de control, la reducción de la carga excesiva del nutriente limitante debería ser la más apropiada, ya que corrige directamente el problema de eutrofización. Y finalmente se puede
AGRADECIMIENTOS A nuestro colegio (Centro Educacional Wolfgang Amadeus Mozart), por darnos todas las facilidades y apoyo en el proyecto. A nuestra directora, señora Marisol Chamorro Aguilera y a nuestra profesora jefe, señora Lusvenia Aguilera Belmar, por creer en nosotros y promover las ciencias en el colegio. A nuestra profesora guía, profesora Waleska Petrovich, por la paciencia y el tiempo de trabajo empleado. A los profesores Carlos Molina Sandoval y Mixy Muñoz Pérez, por su compañía incondicional. BIBLIOGRAFÍA
EQUIPO DE INVESTIGACIÓN Nombres estudiantes participantes: Jaqueline Meriño (19 años), Natalia Muñoz (19 años), Lucía Quilaqueo (18 años), Sebastián Vargas (19 años), Gerson Salinas (19 años), Estéfano Basualto (20 años). Nombre profesor asesor: Francisco Urra Lagos. Establecimiento educacional: Complejo Educacional Chimbarongo. Localidad: Comuna de Chimbarongo.
¿En qué fecha comenzaron su investigación? ¿Cuánto tiempo le dedicaron? La investigación comenzó en mayo del 2009 y se extendió hasta fines de junio del mismo año. La mayor parte del trabajo se realizó en horario de taller extraescolar, los días sábado por la mañana y algunos días durante la semana en jornada escolar. ¿Qué despertó su interés por la ciencia? ¿Y por el tema concreto que trataron? El interés por la ciencia nace de la búsqueda de explicaciones a los fenómenos naturales y soluciones a los problemas medioambientales y sociales. El interés por el tema de la investigación surgió a raíz de la problemática asociada a la disponibilidad y uso del agua dulce, que en ciertas temporadas se torna crítico en nuestra comuna. ¿Qué procesos les han resultado más atractivos/ amenos/ significativos? Al principio la búsqueda de información sobre el tema de investigación, luego la rigurosidad con la cual se deben realizar los experimentos y mediciones, y por último, lo más entretenido, presentar la investigación a la comunidad y compartir con otros jóvenes con intereses comunes. ¿Y cuáles más dificultosos? Lo más dificultoso para nosotros ha sido llevar a cabo los experimentos en nuestro
colegio, pues no contamos con un laboratorio con la infraestructura y recursos adecuados. Es por ello que hemos tenido que recurrir al apoyo de otras instituciones. ¿Cuál es la máxima importancia de la investigación realizada por ustedes? Creemos que en nuestro país, el uso de organismos vivos para filtrar agua es un tema innovador. Además ataca un problema muy importante que es la escasez del recurso hídrico, por lo que cualquier alternativa que permita recuperar y reutilizar el agua dulce ayudará a su conservación. ¿Por qué creen que es importante hacer ciencia desde el colegio? Porque la ciencia es una forma de mirar la realidad, y de relacionarnos con nuestro entorno. Nos permite desarrollar una visión crítica del mundo y definir nuestra vocación. ¿Qué cualidades, a su parecer, debe tener un investigador escolar? Debe ser perseverante frente a la adversidad, ser paciente y comprometido con su investigación, y por sobre todo, tener muchas ganas de trabajar y compartir en equipo. ¿Qué beneficios les ha aportado esta senda? Nos ha permitido poder elegir nuestras carreras, desarrollar el pensamiento crítico y la conciencia por los problemas ambientales.
Rev. Ciencia Joven (2012) 1, 88-91
© 2012 por Fundación Ciencia Joven
Efecto de la actividad biofiltradora de Diplodon chilensis (Gray, 1828) (Bivalvia: Hiriidae) en la concentración de microalgas Jaqueline MERIÑO1, Natalia MUÑOZ1, Lucía QUILAQUEO1, Sebastián VARGAS1, Gerson SALINAS1, Estéfano BASUALTO1 & Francisco URRA1*. Complejo Educacional Chimbarongo, Blanco Encalada 151, Chimbarongo, Chile.
ABSTRACT The freshwater clam Diplodon chilensis is a mollusk that feeds by pumping and filtration of suspended particles. It was evaluated the effect of filtration time and the density of clams in the concentration of microalgae. After 4 hours, these concentrations decreased more than 50%, and after 8 hours decreased 61%, 78% and 89% with densities of 1, 2 and 3 clams, respectively. KEYWORDS. biofilter, eutrophication, Diplodon, microalgae, mollusk, bivalve, freshwater. RESUMEN La almeja dulceacuícola Diplodon chilensis es un molusco que se alimenta por bombeo y filtración de partículas suspendidas. Se estudió el efecto del tiempo de filtración y la densidad de almejas en la concentración de microalgas. Después de 4 horas, dichas concentraciones disminuyeron más del 50% y luego de 8 horas, disminuyeron 61%, 78% y 89% con densidades de 1, 2 y 3 almejas, respectivamente. PALABRAS CLAVE. biofiltro, eutroficación, Diplodon, microalga, molusco, bivalvo, dulceacuícola.
INTRODUCCIÓN Un problema1 muy común en los ecosistemas acuáticos es la eutroficación del agua, es decir, un aumento en la concentración de nutrientes como nitratos y fosfatos, lo que favorece el crecimiento de microalgas y la acumulación de materia orgánica, y disminuye la trasparencia y el contenido de O2 del agua (Curtis 2006, Parra 1989). Variados estudios han demostrado la eficiencia de los moluscos bivalvos como filtradores capaces de disminuir el fitoplancton (microalgas) en la columna de agua (Dame et al 1991). Los bivalvos no sólo disminuyen el fitoplancton, sino que además reducen los niveles de nutrientes y la concentración de sólidos suspendidos (Soto & Mena 1999). La mayor parte de estos trabajos, se * Correspondencia: Email: furra@uc.cl. Recibido el 1 de febrero de 2012 / 2 de junio de 2012; aceptado el 27 de julio de 2012. Publicado por Fundación Ciencia Joven bajo una política Open Access utilizando una Licencia Creative Commons Reconocimiento CC-BY. DOI: 10.7578/cienciajoven.201215.
refieren a estudios con moluscos de agua salada como Mytella guyanensis, Crassotrea rhizophorae y Perna viridis, entre otros, que incorporados en los sistemas de producción acuícola, logran reducir los niveles de fosfatos, nitritos y nitratos en los efluentes de los criaderos (Lin et al 1993, Olivera 2001, Olivera & Brito 2005). En agua dulce, existen experiencias con Dreissenia polymorpha en lagos de Europa y América del Norte. Este molusco es capaz de aumentar la transparencia del agua y disminuir la clorofila presente después de su introducción (Reeders et al 1989). Otro bivalvo dulceacuícola norteamericano es Elliptio complonata, usado para controlar la proliferación de algas en el cultivo de bagres (Stuart & Eversole 2001). La almeja o chorito de río, Diplodon chilensis (Gray 1828), es un bivalvo de agua dulce común en lagos y ríos del centro y sur de Chile y Argentina (Lara et al 1988, Lara & Parada 2008, Parada & Peredo 2006, Parada et al 2007, Valdovinos et al 2005, Valdovinos & Pedrerosa 2007, Jackson 2008). Este bivalvo tiene la capacidad de colonizar sustratos arenosos, areno pedregosos y fangosos
Meriño et al
MATERIALES Y MÉTODOS El estudio se realizó en el Laboratorio de Docencia del Complejo Educacional de Chimbarongo, entre los meses de mayo y junio de 2009. Se colectaron 30 ejemplares de D. chilensis de fondo fangoso del Canal Saucino, ubicado en la localidad de El Sauce, Chimbarongo, y se mantuvieron en bolsas de malla plástica sumergidas en el mismo cauce. El agua y las microalgas se obtuvieron de una piscina eutroficada del mismo sector. Durante los experimentos, las almejas se mantuvieron en cajas plásticas transparentes de 5L, con 2L de agua eutroficada, oxigenada con bombas de aire, conectadas por mangueras a piedras difusoras sumergidas en el agua. La concentración inicial y final de microalgas se determinó realizando conteo en cámara Neubauer o hemocitómetro, bajo microscopio óptico con aumento de 100X. Se realizaron dos experimentos, con tres repeticiones cada uno. El primero tuvo como objetivo comprobar la capacidad de las almejas para filtrar microalgas, y consistió en determinar la concentración de éstas después de 12 horas de filtrado, con una densidad de 3 almejas/2L de agua. Se tomaron muestras iniciales y finales de agua, y se realizó conteo de microalgas. El segundo experimento tuvo como objetivo determinar el efecto del
tiempo de filtración y la densidad de almejas sobre la concentración de microalgas. Este experimento consistió de tres tratamientos: 1, 2 y 3 almejas por 2L de agua. Se tomaron muestras de 40mL de agua a 0, 2, 4 y 8 horas después de iniciada la experiencia, y se realizó conteo de microalgas. Los datos fueron registrados y tabulados, se calcularon promedios y se graficó la información. Además se realizó un análisis de regresión para determinar cómo se relacionan las variables tiempo y concentración de microalgas. RESULTADOS En el primer experimento (Figura 1), después de 12 horas, se observó una reducción promedio del 88% en la concentración de microalgas, pues ésta descendió de 5,94x105 a 0,72x105 células/mL.
Figura 1. Efecto de la actividad biofiltradora de D. chilensis en la concentración de microalgas después de 12 horas, con densidad de 3 almejas/2L de agua. Las columnas indican el promedio y las barras la desviación estándar.
7,0 Concentración de microalgas (105 celulas /mL)
(Lara & Parada 1991). Algunos estudios han demostrado su capacidad de bombeo y de filtración de partículas y bacterias, pues reduce la eutroficación en tanques de cultivo de salmón (Mena 1997), y la concentración de coliformes en agua dulce (Sepúlveda 1988, Lara et al 2002). De este modo, D. chilensis tendría el potencial de ser incorporado en sistemas de producción dulceacuícola para controlar la proliferación de algas y reducir los sólidos suspendidos. Con estos antecedentes los objetivos del presente trabajo fueron (a) determinar el efecto del tiempo de filtración en la concentración de microalgas dulceacuícolas y (b) determinar el efecto de la densidad de almejas sobre la misma.
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6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 0 Horas
Tiempo
12 horas
En el segundo experimento (Figura 2), la concentración inicial promedio de microalgas fue de 5,63x105 células/mL, bajando luego de 8 horas a 2,19x105, 1,25x105 y 0,63x105 células/ mL, correspondiendo a una reducción de 61%, 78% y 89% respectivamente, en los tratamientos con 1, 2 y 3 individuos.
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Figura 2. Efecto del tiempo de filtración y la densidad de individuos de D. chilensis en la concentración de microalgas.
Concentración de microalgas (105 celulas /mL)
6,0 1 almeja 2 almejas 3 almejas
5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0
0
2 4 Tiempo (horas)
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Para explicar la relación entre el tiempo de filtración y la concentración de microalgas, se realizó un análisis de regresión exponencial, el cual arrojó valores de R2 cercanos a 1 (Tabla 1). Tabla 1. Análisis de regresión exponencial para los tres tratamientos. y = concentración de microalgas (células/ mL), x = tiempo (horas).
Tratamiento
Ecuación
R2
1 almeja
y = 795490e-0,32x
0,986
2 almejas
y = 932800e-0,51x
0,994
3 almejas
y = 974270e-0,72x
0,956
DISCUSIÓN Los resultados de este estudio indican que, al igual que otros moluscos bivalvos, D. chilensis es capaz de reducir la concentración de microalgas en la columna de agua mediante su actividad filtradora. Además se apreció que disminuyen la turbidez del agua y que digieren las microalgas, ya que éstas estaban presentes en sus heces fecales. Se observó que la mayor disminución en la concentración de microalgas ocurrió en las primeras 4 horas de actividad, con reducciones de 50%, 67% y 83%, para los tratamientos con densidades de 1, 2 y 3 individuos, respectivamente. Luego de este período la actividad filtradora se torna decreciente. Al comparar ambos experimentos, luego de 8 y 12
horas de filtrado, sólo se alcanzaron reducciones cercanas al 90%, con una densidad de 3 almejas/2L de agua. Estos resultados concuerdan con los presentados en estudios realizados con bacterias, donde la mayor actividad filtradora se observó en las primeras 4 a 6 horas (20). Al extrapolar la información, con las ecuaciones obtenidas en el análisis de regresión, se determinó que la concentración de microalgas se reduciría a 0 células/mL después de 36, 24 y 20 horas, para los tratamientos de 1, 2 y 3 individuos respectivamente. En cuanto al efecto de la densidad de individuos por volumen de agua, se observó que al aumentar el número de almejas, la concentración de microalgas disminuyó rápidamente en las primeras 2 horas del estudio, con reducciones de 22%, 41% y 68%, con densidades de 1, 2 y 3 individuos, respectivamente. CONCLUSIÓN Este estudio permitió concluir que D. chilensis podría emplearse como biofiltro en aguas eutróficas, pues reduce la concentración de microalgas en la columna de agua. Este efecto es mayor durante las primeras horas de actividad y se acelera al aumentar la densidad de almejas. A futuro podría estudiarse el efecto de la actividad filtradora de D. chilensis en un biofiltro que cuente con otros componentes biológicos y físicos, y cómo esta almeja aporta materia orgánica y nutrientes al sistema. Además será necesario medir otras variables como la turbidez del agua y la concentración de amonio y otros compuestos nitrogenados. Integrado a sistemas productivos, D. chilensis ayudaría a atenuar el impacto de actividades agrícolas o acuícolas en los cursos de agua dulce, permitiendo la recuperación o reutilización del agua. AGRADECIMIENTOS Quisiéramos agradecer a don Alejandro Vargas, subdirector del Complejo Educacional Chimbarongo, quién nos ha brindado su constante
Meriño et al
apoyo en el trabajo del taller de ciencias; a doña Mariana Cerda, paradocente del establecimiento por su colaboración en nuestras actividades; a don Pablo Espinoza por su colaboración en el estudio; y a don Andrés Amenábar, profesor de la Escuela Agrícola Las Garzas, por su excelente disposición al facilitarnos equipo y materiales. REFERENCIAS 1. Curtis H. (2006) Invitation to biology (Ediciones Panamericana, Buenos Aires, Argentina, ed. 6. 2. Dame R., Dankers N., Prints T., Jongsma H. & Smaal A. (1991) The influence of mussel beds on nutrients in the Western Wadden Sea and Eastern Scheldt Estuaries. Estuaries 14, 130138. 3. Jackson D. & Jackson D. (2008) Antecedentes arqueológicos del género Diplodon (Spix, 1827) (Bivalvia, Hyriidae) en Chile. Gayana 72(2),188-195. 4. Lara G., Contreras A. & Encina F. (2002) La almeja de agua dulce Diplodon chilensis (Bivalvia: Iridea) potencial biofiltro para disminuir los niveles de coliformes en pozos: Experimento de laboratorio. Gayana 66(2),113-118. 5. Lara G. & Parada E. (1991) Seasonal changes in the condition index of Diplodon chilensis chilensis (Gray, 1828) in sandy and muddy substrata. Villarrica Lake, Chile (39º18’S;72º05’W). Boletín de la Sociedad de Biología de Concepción 62, 99-106. 6. Lara G. & Parada E. (2008) Mantención del patrón de distribución espacial, densidad y estructura de tamaños de la almeja de agua dulce Diplodon chilensis Gray,1828 (Bivalvia: Hiriidae) en el Lago Panguipulli, Chile. Gayana 72 (1), 45-51. 7. Lara G., Parada E., Peredo S., Inostroza J. & Mora H. (1988) La almeja de agua dulce Diplodon chilensis (Gray, 1828), un recurso potencial. Boletín Museo Regional de La Araucanía, 3, 33-40. 8. Lin C. & Wanuchsoontorn P. (1993) Integrated culture of the green mussel Perna viridis in wastewater from an intensive shrimp pond: concept and practice. World Aquaculture, 24, 68-73. 9. Mena G. (1997) Evaluación experimental de la capacidad
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