Quelpo
Algas pardas de gran tamaño del orden Laminariales

Quelpo
Rango temporal:Luteciano–Presente [1]
Clasificación científica Editar esta clasificación
Dominio:Eucariota
Clado :Diaforéticos
Clado :RAE
Clado :Estramenopiles
Filo:Girista
Subfilo:Ocrofitina
Clase:Feofíceas
Orden:Laminariales
Migula , 1909 [2]
Familias

Agaráceas
Akkesiphycaceae
Alariáceas
Aureophycaceae
Chordaceae
Laminariaceae
Lessoniaceae
Pseudochordaceae

Los kelps son algas pardas o algas marinas de gran tamaño que conforman el orden Laminariales . Existen alrededor de 30 géneros diferentes . [3] A pesar de su apariencia, el kelp no es una planta sino un estramenopilo , un grupo que contiene muchos protistas . [4]

Las algas marinas crecen en " bosques submarinos " ( bosques de algas marinas ) en océanos poco profundos. Anteriormente se pensaba que las algas marinas habían aparecido en el Mioceno , hace entre 5 y 23 millones de años, basándose en fósiles de California. [5] Nuevos fósiles de algas marinas de rocas del Oligoceno temprano en el estado de Washington muestran que las algas marinas estaban presentes en el noreste del Océano Pacífico hace al menos 32 millones de años. [6] Los organismos requieren agua rica en nutrientes con temperaturas entre 6 y 14 °C (43 y 57 °F). Son conocidos por su alta tasa de crecimiento: los géneros Macrocystis y Nereocystis pueden crecer tan rápido como medio metro por día, alcanzando finalmente de 30 a 80 metros (100 a 260 pies). [7]

A lo largo del siglo XIX, la palabra "kelp" se asoció estrechamente con las algas marinas que se podían quemar para obtener carbonato de sodio (principalmente carbonato de sodio). Las algas marinas utilizadas incluían especies de los órdenes Laminariales y Fucales . La palabra "kelp" también se usaba directamente para referirse a estas cenizas procesadas. [8]

Descripción

Algas marinas de playa de Alaska

El talo (o cuerpo) consiste en estructuras planas o similares a hojas conocidas como láminas que se originan a partir de estructuras alargadas similares a tallos, los estípites. Una estructura similar a una raíz, el soporte , ancla las algas marinas al sustrato del océano. En la base de las láminas de las especies americanas, como Nereocystis lueteana, se forman vejigas llenas de gas ( neumatocistos ) (Mert. & Post & Rupr.) [7] para mantener las láminas de las algas marinas cerca de la superficie.

Crecimiento y reproducción

El crecimiento se produce en la base del meristemo , donde se unen las láminas y el estípite. El crecimiento puede verse limitado por el pastoreo. Los erizos de mar , por ejemplo, pueden reducir áreas enteras a páramos de erizos . [9] El ciclo de vida de las algas marinas implica una etapa de esporofito diploide y una etapa de gametofito haploide . La fase haploide comienza cuando el organismo maduro libera muchas esporas, que luego germinan para convertirse en gametofitos masculinos o femeninos. La reproducción sexual da lugar entonces al comienzo de la etapa de esporofito diploide, que se convertirá en un individuo maduro.

Los talos parenquimatosos generalmente están cubiertos por una capa de mucílago, en lugar de cutícula. [10]

Taxonomía

Filogenia

Las algas marinas generalmente se consideraban homólogas de las plantas terrestres , [11] pero solo están relacionadas muy lejanamente con las plantas y han desarrollado estructuras similares a las plantas a través de la evolución convergente . [12] Donde las plantas tienen hojas, tallos y órganos reproductivos, las algas marinas han desarrollado independientemente láminas, estípites y esporangios . Con la datación radiométrica y la medida Ma "restricción mínima inequívoca para el grupo total Pinaceae ", se ha medido que las plantas vasculares evolucionaron alrededor de 419-454 Ma [13] mientras que los ancestros de Laminariales son mucho más jóvenes, 189 Ma. [14] Aunque estos grupos están distantemente relacionados y son diferentes en edad evolutiva, aún hay comparaciones que se pueden hacer entre las estructuras de las plantas terrestres y las algas marinas, pero en términos de historia evolutiva, la mayoría de estas similitudes provienen de la evolución convergente.

Algunas especies de algas marinas, incluidas las algas gigantes, han desarrollado mecanismos de transporte para compuestos orgánicos e inorgánicos , [15] similares a los mecanismos de transporte en árboles y otras plantas vasculares . En las algas marinas, esta red de transporte utiliza elementos de tamiz (SE) en forma de trompeta. Un estudio de 2015 que tenía como objetivo evaluar la eficiencia de la anatomía de transporte de las algas gigantes ( Macrocystis pyrifera ) analizó 6 especies diferentes de laminariales para ver si tenían relaciones alométricas típicas de las plantas vasculares (si los SE tenían una correlación con el tamaño de un organismo). Los investigadores esperaban encontrar que el floema de las algas marinas funcionara de manera similar al xilema de una planta y, por lo tanto, mostrara tendencias alométricas similares para minimizar el gradiente de presión . El estudio no encontró una escala alométrica universal entre todas las estructuras probadas de las especies de laminariales, lo que implica que la red de transporte de las algas pardas recién está comenzando a evolucionar para adaptarse de manera eficiente a sus nichos actuales. [12]

Además de experimentar una evolución convergente con las plantas, las especies de algas marinas han experimentado una evolución convergente dentro de su propia filogenia que ha llevado al conservadurismo de nicho . [16] Este conservadurismo de nicho significa que algunas especies de algas marinas han evolucionado de manera convergente para compartir nichos similares, a diferencia de que todas las especies diverjan en nichos distintos a través de la radiación adaptativa . Un estudio de 2020 analizó los rasgos funcionales (masa de la hoja por área, rigidez, resistencia, etc.) de 14 especies de algas marinas y descubrió que muchos de estos rasgos evolucionaron de manera convergente a lo largo de la filogenia de las algas marinas. Con diferentes especies de algas marinas que llenan nichos ambientales ligeramente diferentes, específicamente a lo largo de un gradiente de perturbación de las olas, muchos de estos rasgos evolucionados de manera convergente para el refuerzo estructural también se correlacionan con la distribución a lo largo de ese gradiente. El gradiente de perturbación de las olas al que se refiere este estudio son los entornos que habitan estas algas marinas que tienen un nivel variado de perturbación de la marea y las olas que tiran de las algas marinas. Se puede suponer a partir de estos resultados que la partición de nichos a lo largo de gradientes de perturbación de las olas es un factor clave de la divergencia entre algas marinas estrechamente relacionadas. [16]

Debido al hábitat a menudo variado y turbulento que habitan las algas marinas, la plasticidad de ciertos rasgos estructurales ha sido clave para la historia evolutiva de los filos. La plasticidad ayuda con un aspecto muy importante de las adaptaciones de las algas marinas a los ambientes oceánicos, y es el inusualmente alto nivel de homoplasia morfológica entre linajes. De hecho, esto ha dificultado la clasificación de las algas pardas. [17] Las algas marinas a menudo tienen características morfológicas similares a otras especies dentro de su propia área debido a la rugosidad del régimen de perturbación de las olas, pero pueden verse bastante diferentes de otros miembros de su propia especie que se encuentran en diferentes regímenes de perturbación de las olas. La plasticidad en las algas marinas involucra con mayor frecuencia la morfología de las hojas, como el ancho, el volante y el grosor de las hojas. [18] Solo un ejemplo es el alga gigante Nereocystis luetkeana , que ha evolucionado para cambiar la forma de las hojas para aumentar el arrastre en el agua y la intercepción de la luz cuando se expone a ciertos entornos. Las algas marinas no son únicas en esta adaptación; Muchas especies de algas han desarrollado una plasticidad genética para las formas de las hojas para diferentes hábitats de flujo de agua. Por lo tanto, los individuos de la misma especie tendrán diferencias con otros individuos de la misma especie debido al hábitat en el que crecen. [19] Muchas especies tienen diferentes morfologías para diferentes regímenes de perturbación de las olas [18] pero se ha descubierto que el alga gigante Macrocystis integrifolia tiene plasticidad que permite 4 tipos distintos de morfología de hoja según el hábitat. [20] Donde muchas especies solo tienen dos o tres formas de hoja diferentes para maximizar la eficiencia en solo dos o tres hábitats. Se descubrió que estas diferentes formas de hoja disminuyen la rotura y aumentan la capacidad de fotosíntesis . Adaptaciones de hojas como estas son la forma en que las algas han evolucionado para la eficiencia en la estructura en un entorno oceánico turbulento, hasta el punto en que su estabilidad puede dar forma a hábitats enteros. Aparte de estas adaptaciones estructurales, la evolución de los métodos de dispersión relacionados con la estructura también han sido importantes para el éxito de las algas.

Las algas marinas han tenido que adaptar métodos de dispersión que pueden hacer un uso exitoso de las corrientes oceánicas . La flotabilidad de ciertas estructuras de algas marinas permite que las especies se dispersen con el flujo de agua. [21] Ciertas algas marinas forman balsas de algas marinas, que pueden viajar grandes distancias lejos de la población de origen y colonizar otras áreas. El género de algas marinas Durvillaea incluye seis especies, algunas que han adaptado la flotabilidad y otras que no. Las que han adaptado la flotabilidad lo han hecho gracias a la evolución de una estructura llena de gas llamada neumatocistos , que es una adaptación que permite a las algas marinas flotar más alto hacia la superficie para realizar la fotosíntesis y también ayuda en la dispersión mediante balsas de algas marinas flotantes. [22] Para Macrocystis pyrifera , la adaptación de los neumatocistos y la formación de balsas han hecho que el método de dispersión de especies sea tan exitoso que se ha descubierto que la inmensa extensión de la costa en la que se puede encontrar la especie en realidad ha sido colonizada muy recientemente . Esto se puede observar por la baja diversidad genética en la región subantártica . [23] La dispersión por balsas de especies flotantes también explica parte de la historia evolutiva de las especies de algas no flotantes. Dado que estas balsas suelen tener polizones de otras especies diversas, proporcionan un mecanismo de dispersión para las especies que carecen de flotabilidad. Recientemente se ha confirmado que este mecanismo es la causa de parte de la dispersión y la historia evolutiva de las especies de algas en un estudio realizado con análisis genómico . [24] Los estudios de la evolución de la estructura de las algas han ayudado a comprender las adaptaciones que han permitido que las algas no solo sean extremadamente exitosas como grupo de organismos, sino también exitosas como ingenieros de ecosistemas de los bosques de algas , algunos de los ecosistemas más diversos y dinámicos de la Tierra.

Especies destacadas

Especies de Laminaria en las Islas Británicas;

Especies de Laminaria en todo el mundo, listado de especies en AlgaeBase : [25]

  • Laminaria agardhii (NE. América )
  • Laminaria bongardina Postels et Ruprecht (del mar de Bering a California )
  • Laminaria cuneifolia (NE. América)
  • Laminaria dentigera Klellm. (California - América)
  • Laminaria digitata (NE. América)
  • Laminaria ephemera Setchell (Sitka, Alaska, hasta el condado de Monterey, California - Estados Unidos)
  • Laminaria farlowii Setchell (Santa Cruz, California, hasta Baja California - América)
  • Laminaria groenlandica (Norteamérica)
  • Laminaria longicruris (Norteamérica)
  • Laminaria nigripes (Norteamérica)
  • Laminaria ontermedia (Norteamérica)
  • Laminaria pallida Greville ex J. Agardh ( Sudáfrica )
  • Laminaria platymeris (NE. América)
  • Laminaria saccharina (Linnaeus) Lamouroux, sinónimo de Saccharina latissima (noreste del océano Atlántico, mar de Barents al sur de Galicia - España)
  • Laminaria setchellii Silva (Islas Aleutianas, Alaska hasta Baja California, América)
  • Laminaria sinclairii (Harvey ex Hooker f. ex Harvey) Farlow, Anderson y Eaton (Hope Island, Columbia Británica a Los Ángeles, California - Estados Unidos)
  • Laminaria solidungula (NE. América)
  • Laminaria stenophylla (NE. América)
Costaria costata, alga marina de cinco costillas

Otras especies de la familia Laminariales que pueden considerarse algas marinas:

Especies no laminariales que pueden considerarse algas marinas:

Un bosque de algas
Anémona y estrella de mar en un bosque de algas

Ecología

Bosques de algas

Las algas marinas pueden formar bosques densos con una alta producción, [27] [28] biodiversidad y función ecológica. A lo largo de la costa noruega, estos bosques cubren 5.800 km 2 , [29] y sustentan una gran cantidad de animales. [30] [31] Numerosos animales sésiles (esponjas, briozoos y ascidias) se encuentran en los estípites de las algas marinas y la fauna de invertebrados móviles se encuentra en altas densidades en las algas epífitas en los estípites de las algas marinas y en los anclajes de las algas marinas. [32] Más de 100.000 invertebrados móviles por metro cuadrado se encuentran en los estípites de las algas marinas y en los anclajes de las algas marinas en bosques de algas marinas bien desarrollados. [30] Mientras que los invertebrados más grandes y en particular los erizos de mar ( Strongylocentrotus droebachiensis ) son importantes consumidores secundarios que controlan grandes áreas de suelo estéril en la costa noruega, son escasos dentro de los bosques densos de algas marinas. [33]

Interacciones

Algunos animales reciben su nombre de algas marinas, ya sea porque habitan en el mismo hábitat que estas o porque se alimentan de ellas. Entre ellos se incluyen:

Conservación

La sobrepesca en los ecosistemas costeros provoca la degradación de los bosques de algas. Los herbívoros se ven liberados de su regulación poblacional habitual, lo que lleva al pastoreo excesivo de algas y otras algas. Esto puede dar lugar rápidamente a paisajes áridos donde solo un pequeño número de especies puede prosperar. [34] [35] Otros factores importantes que amenazan a las algas incluyen la contaminación marina y la calidad del agua, los cambios climáticos y ciertas especies invasoras. [36]

Los bosques de algas marinas son uno de los ecosistemas más productivos del mundo: albergan una gran diversidad de especies. Muchos grupos, como los del Acuario de Seattle , están estudiando la salud, el hábitat y las tendencias de población para entender por qué ciertas algas (como el kelp gigante ) prosperan en algunas zonas y no en otras. Se utilizan vehículos operados a distancia para inspeccionar los sitios y los datos extraídos se utilizan para conocer qué condiciones son las más adecuadas para la restauración de las algas marinas. [37]

Usos

Algas marinas, algas marinas crudas
Valor nutricional por 100 g (3,5 oz)
Energía180 kJ (43 kcal)
9,57 gramos
Azúcares0.6
Fibra dietética1,3 gramos
0,56 gramos
1,68 gramos
Vitaminas y minerales
VitaminasCantidad
%VD †
Tiamina (B 1 )
4%
0,05 mg
Riboflavina ( B2 )
12%
0,15 mg
Niacina ( B3 )
3%
0,47 mg
Ácido pantoténico (B 5 )
13%
0,642 mg
Folato (B 9 )
45%
180 μg
Vitamina C
3%
3 miligramos
Vitamina E
6%
0,87 mg
Vitamina K
55%
66 μg
MineralesCantidad
%VD †
Calcio
13%
168 mg
Hierro
16%
2,85 mg
Magnesio
29%
121 mg
Manganeso
9%
0,2 mg
Fósforo
3%
42 mg
Potasio
3%
89 mg
Sodio
10%
233 mg
Zinc
11%
1,23 mg
Enlace a la entrada de la base de datos del USDA
† Porcentajes estimados utilizando las recomendaciones de EE. UU. para adultos, [38] excepto para el potasio, que se estima según la recomendación de expertos de las Academias Nacionales . [39]

Las algas gigantes se pueden cosechar con bastante facilidad debido a su dosel superficial y su hábito de crecimiento de permanecer en aguas más profundas.

La ceniza de algas marinas es rica en yodo y álcali . En grandes cantidades, la ceniza de algas marinas se puede utilizar en la producción de jabón y vidrio . Hasta que se comercializó el proceso Leblanc a principios del siglo XIX, la quema de algas marinas en Escocia era una de las principales fuentes industriales de carbonato de sodio (predominantemente carbonato de sodio ). [40] Se necesitaban alrededor de 23 toneladas de algas marinas para producir 1 tonelada de ceniza de algas marinas. La ceniza de algas marinas estaría compuesta por alrededor de un 5% de carbonato de sodio. [41]

Una vez que el proceso Leblanc se volvió comercialmente viable en Gran Bretaña durante la década de 1820, la sal común reemplazó a las cenizas de algas como materia prima para el carbonato de sodio. Aunque el precio de las cenizas de algas sufrió una pronunciada caída, las algas marinas siguieron siendo la única fuente comercial de yodo. Para abastecer a la nueva industria de síntesis de yodo, la producción de cenizas de algas marinas continuó en algunas partes del oeste y norte de Escocia, el noroeste de Irlanda y Guernsey. La especie Saccharina latissima produjo la mayor cantidad de yodo (entre 10 y 15 libras por tonelada) y fue más abundante en Guernsey. El yodo se extraía de las cenizas de algas marinas mediante un proceso de lixiviación . [42] Sin embargo, al igual que con el carbonato de sodio, las fuentes minerales eventualmente suplantaron a las algas marinas en la producción de yodo. [43]

El alginato , un carbohidrato derivado de las algas marinas, se utiliza para espesar productos como helados , gelatinas , aderezos para ensaladas y pasta de dientes , así como un ingrediente en alimentos exóticos para perros y en productos manufacturados. [44] [45] [46] El polvo de alginato también se utiliza con frecuencia en odontología general y ortodoncia para hacer impresiones de los arcos superior e inferior. [47] Los polisacáridos de algas marinas se utilizan en el cuidado de la piel como ingredientes gelificantes y debido a los beneficios que proporciona el fucoidan . [ cita requerida ]

El kombu (昆布 en japonés y 海带 en chino, Saccharina japonica y otras), varias especies de algas marinas del Pacífico, es un ingrediente muy importante en las cocinas china, japonesa y coreana. El kombu se utiliza para dar sabor a caldos y guisos (especialmente dashi ), como guarnición sabrosa ( tororo konbu ) para el arroz y otros platos, como verdura y como ingrediente principal en aperitivos populares (como el tsukudani ). Las láminas transparentes de algas marinas ( oboro konbu ) se utilizan como envoltorio decorativo comestible para el arroz y otros alimentos. [48]

El kombu se puede utilizar para ablandar los frijoles durante la cocción y para ayudar a convertir los azúcares no digeribles y así reducir la flatulencia. [49]

Saccharina latissima en forma de ensalada enlatada

En Rusia, especialmente en el Lejano Oriente ruso y en los países de la ex Unión Soviética, varios tipos de algas marinas tienen importancia comercial: Saccharina latissima , Laminaria digitata , Saccharina japonica . Conocida localmente como "col de mar" (Морская капуста en ruso), se comercializa al por menor en forma seca o congelada, así como enlatada y se utiliza como relleno en diferentes tipos de ensaladas, sopas y pasteles. [50]

Debido a su alta concentración de yodo, el alga parda ( Laminaria ) se ha utilizado para tratar el bocio , un agrandamiento de la glándula tiroides causado por la falta de yodo, desde la época medieval. [51] Una ingesta de aproximadamente 150 microgramos de yodo por día es beneficiosa para prevenir el hipotiroidismo. El consumo excesivo puede provocar tirotoxicosis inducida por algas . [52]

En 2010, los investigadores descubrieron que el alginato , la sustancia de fibra soluble presente en las algas marinas, era mejor para prevenir la absorción de grasa que la mayoría de los tratamientos adelgazantes de venta libre en ensayos de laboratorio. Como aditivo alimentario, se puede utilizar para reducir la absorción de grasa y, por lo tanto, la obesidad. [53] Todavía no se ha demostrado que las algas marinas en su forma natural tengan tales efectos.

El rico contenido de hierro del alga marina puede ayudar a prevenir la deficiencia de hierro. [54]

Producción comercial

La producción comercial de algas marinas extraídas de su hábitat natural se ha llevado a cabo en Japón durante más de un siglo. Actualmente, muchos países producen y consumen productos derivados de la laminaria; el mayor productor es China. Laminaria japonica , la importante alga marina comercial, se introdujo por primera vez en China a fines de la década de 1920 desde Hokkaido, Japón. Sin embargo, la maricultura de esta alga a gran escala comercial no se realizó en China hasta la década de 1950. Entre la década de 1950 y la de 1980, la producción de algas marinas en China aumentó de aproximadamente 60 a más de 250.000 toneladas métricas de peso seco por año.

En la cultura

Buceador en un bosque de algas

Algunas de las primeras evidencias del uso humano de los recursos marinos, provenientes de yacimientos de la Edad de Piedra Media en Sudáfrica, incluyen la recolección de alimentos como abulón , lapas y mejillones asociados a hábitats de bosques de algas.

En 2007, Erlandson et al. sugirieron que los bosques de algas marinas alrededor de la Cuenca del Pacífico pueden haber facilitado la dispersión de humanos anatómicamente modernos siguiendo una ruta costera desde el noreste de Asia hasta las Américas. Esta "hipótesis de la autopista de las algas marinas" sugería que los bosques de algas marinas altamente productivos sustentaban redes alimentarias marinas ricas y diversas en aguas cercanas a la costa, que incluían muchos tipos de peces, mariscos, aves, mamíferos marinos y algas marinas que eran similares desde Japón hasta California. Erlandson y sus colegas también argumentaron que los bosques de algas marinas costeras reducían la energía de las olas y proporcionaban un corredor de dispersión lineal completamente a nivel del mar, con pocos obstáculos para los pueblos marítimos. La evidencia arqueológica de las Islas del Canal de California confirma que los isleños recolectaban mariscos y peces de los bosques de algas marinas hace unos 12.000 años.

Durante las Highland Clearances , muchos habitantes de las Tierras Altas de Escocia fueron trasladados a zonas de fincas conocidas como crofts y se dedicaron a industrias como la pesca y el kelping (producción de carbonato de sodio a partir de las cenizas de las algas). Al menos hasta la década de 1840, cuando hubo fuertes caídas en el precio de las algas, los terratenientes querían crear reservas de mano de obra barata o prácticamente gratuita, suministrada por familias que subsistían en nuevos municipios de crofting. La recolección y procesamiento de las algas era una forma muy rentable de utilizar esta mano de obra, y los terratenientes solicitaron con éxito una legislación diseñada para detener la emigración. La rentabilidad de la recolección de algas significó que los terratenientes comenzaron a subdividir sus tierras para los pequeños kelpers arrendatarios, que ahora podían permitirse un alquiler más alto que sus contrapartes, los agricultores caballerosos. [55] Pero el colapso económico de la industria de las algas en el norte de Escocia durante la década de 1820 condujo a una mayor emigración, especialmente a América del Norte . [ cita requerida ]

A los nativos de las Islas Malvinas a veces se les apoda " Kelpers ". [56] [57] Esta designación la aplican principalmente los forasteros y no los propios nativos .

En el argot chino , "kelp" ( chino simplificado :海带; chino tradicional :海帶; pinyin : hǎi dài ), se utiliza para describir a un repatriado desempleado. [ aclaración necesaria ] Tiene connotaciones negativas, lo que implica que la persona está a la deriva sin rumbo, y también es una expresión homofónica (chino:海待; pinyin: hǎidài , literalmente "espera en el mar"). Esta expresión contrasta con el repatriado empleado, que tiene una capacidad dinámica para viajar a través del océano: la "tortuga marina" (chino simplificado:海龟; chino tradicional:海龜; pinyin: hǎi gūi ) y también es homofónica con otra palabra (chino simplificado:海归; chino tradicional:海歸; pinyin: hǎi gūi , literalmente "regreso al mar").

Véase también

Referencias

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Lectura adicional

  • Druehl, LD 1988. Algas comestibles cultivadas. en Algae and Human Affairs. Lembi, CA y Waaland, JR (Editores) 1988. ISBN 0 521 32115 8 . 
  • Erlandson, JM, MH Graham, BJ Bourque, D. Corbett, JA Estes y RS Steneck. 2007. La hipótesis de la autopista de las algas marinas: ecología marina, teoría de la migración costera y el poblamiento de las Américas. Journal of Island and Coastal Archaeology 2:161-174.
  • Eger, AM, Layton, C., McHugh, T. A, Gleason, M. y Eddy, N. (2022). Guía de restauración de algas marinas: lecciones aprendidas de proyectos de algas marinas en todo el mundo. The Nature Conservancy, Arlington, VA, EE. UU.
  • Medios relacionados con Laminariales en Wikimedia Commons
  • Datos relacionados con Laminariales en Wikispecies
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