Pontederia crassipes (anteriormente Eichhornia crassipes ), comúnmente conocida como jacinto de agua común , es una planta acuática nativa de América del Sur , naturalizada en todo el mundo y a menudo invasora fuera de su área de distribución nativa. [1] [2] [3] Es la única especie del subgénero Oshunae dentro del género Pontederia . [4] Anecdóticamente, se la conoce como el "terror de Bengala" debido a sus tendencias de crecimiento invasivo.
El jacinto de agua es una planta acuática perenne (o hidrófita) que flota libremente y es originaria de América del Sur tropical y subtropical. Con hojas anchas, gruesas, brillantes y ovaladas, el jacinto de agua puede elevarse por encima de la superficie del agua hasta 1 m (3 pies) de altura. Las hojas miden entre 10 y 20 cm (4 a 8 pulgadas) de ancho en un tallo , que flota por medio de nódulos flotantes similares a bulbos en su base sobre la superficie del agua. Tienen tallos largos, esponjosos y bulbosos. Las raíces plumosas que cuelgan libremente son de color negro púrpura. Un tallo erecto sostiene una sola espiga de 8 a 15 flores llamativamente atractivas , en su mayoría de color lavanda a rosa con seis pétalos. Cuando no está en flor, el jacinto de agua puede confundirse con la rana ( Limnobium spongia [5] ) o la rana amazónica ( Limnobium laevigatum ).
El jacinto de agua, una de las plantas de más rápido crecimiento conocidas, se reproduce principalmente por medio de estolones , que eventualmente forman plantas hijas. Además, cada planta puede producir miles de semillas cada año, y estas semillas pueden permanecer viables durante más de 28 años. [6] Los jacintos de agua comunes crecen vigorosamente y las matas pueden duplicar su tamaño en una o dos semanas. [7] En términos de cantidad de plantas en lugar de tamaño, se dice que se multiplican por más de cien en cuestión de 23 días.
En su área de distribución nativa, las flores son polinizadas por abejas de lengua larga y las plantas pueden reproducirse tanto sexualmente como clonalmente. La invasividad del jacinto está relacionada con su capacidad de clonarse a sí mismo y es probable que las grandes áreas sean todas parte de la misma forma genética.
El jacinto de agua tiene tres formas florales y se le denomina " trístilo ". Las formas florales se denominan según la longitud de sus pistilos: largo (L), medio (M) y corto (S). [8] Sin embargo, las poblaciones de trístilos se limitan a la distribución nativa de tierras bajas de América del Sur del jacinto de agua; en la distribución introducida, prevalece la forma M, con la forma L apareciendo ocasionalmente y la forma S ausente por completo. [9] Esta distribución geográfica de las formas florales indica que los eventos fundadores han jugado un papel destacado en la propagación mundial de la especie. [10]
Su hábitat varía desde desiertos tropicales a subtropicales o templados cálidos hasta zonas de selva tropical . La tolerancia a la temperatura del jacinto de agua es:
Su tolerancia al pH se estima entre 5,0 y 7,5. Las hojas mueren por las heladas y las plantas no toleran temperaturas del agua superiores a 34 °C (93 °F). Los jacintos de agua no crecen donde la salinidad media es superior al 15 % de la del agua de mar (alrededor de 5 g de sal por kg). En agua salobre , sus hojas presentan epinastia y clorosis , y finalmente mueren. Se han lanzado al mar balsas de jacintos de agua cosechados , lo que los mata. [11]
Azotobacter chroococcum , una especie de bacteria fijadora de nitrógeno, probablemente se concentra alrededor de las bases de los pecíolos , pero las bacterias no fijan el nitrógeno a menos que la planta sufra una deficiencia extrema de nitrógeno. [12]
Las plantas frescas contienen cristales espinosos . [11] Se informa que esta planta contiene cianuro de hidrógeno , alcaloides y triterpenoides , y puede inducir picazón . [13] Las plantas rociadas con ácido 2,4-diclorofenoxiacético (2,4-D) pueden acumular dosis letales de nitratos [14] y otros elementos nocivos en ambientes contaminados . [ cita requerida ]
El jacinto de agua crece y se reproduce rápidamente, por lo que puede cubrir grandes porciones de estanques y lagos. [15] Puede coexistir fácilmente con otras plantas invasoras y plantas nativas en un área. [16] Particularmente vulnerables son los cuerpos de agua que ya han sido afectados por actividades humanas, como embalses artificiales o lagos eutrofizados que reciben grandes cantidades de nutrientes. [17] [18] Supera a las plantas acuáticas nativas, tanto flotantes como sumergidas. [15] [19] En 2011, Wu Fuqin et al. [20] rastrearon los resultados del lago Yunnan Dianchi y también demostraron que el jacinto de agua podría afectar la fotosíntesis del fitoplancton, las plantas sumergidas y las algas por la calidad del ambiente acuático e inhibir su crecimiento. El proceso de descomposición agota el oxígeno disuelto en el agua, a menudo matando a los peces. [15]
El jacinto de agua puede absorber una gran cantidad de metales pesados nocivos y otras sustancias. Después de morir, se pudre y se hunde hasta el fondo del agua, causando contaminación secundaria al cuerpo de agua, destruyendo la calidad natural del agua e incluso puede afectar la calidad del agua potable de los residentes en casos graves. El agua donde el jacinto de agua crece abundantemente es a menudo un lugar de reproducción para vectores de enfermedades (por ejemplo, mosquitos [19] y caracoles [21] ) y patógenos dañinos, lo que representa una amenaza potencial para la salud de los residentes locales. [22] Es muy importante monitorear rápidamente las áreas que están infestadas para reducir o controlar eficientemente el crecimiento de estas especies. [23] Por otro lado, el jacinto de agua también puede proporcionar una fuente de alimento para los peces de colores, mantener el agua limpia [24] [25] y ayudar a proporcionar oxígeno. [26]
La invasión del jacinto de agua también tiene consecuencias socioeconómicas. Dado que el jacinto de agua está compuesto de hasta un 95% de agua, su tasa de evapotranspiración es alta. [27] Como tal, los pequeños lagos que han sido cubiertos con la especie pueden secarse y dejar a las comunidades sin un suministro adecuado de agua o alimentos. En algunas áreas, las densas capas de jacinto de agua impiden el uso de una vía fluvial, lo que lleva a la pérdida de transporte (tanto humano como de carga), así como a la pérdida de posibilidades de pesca. [28] [29] Se asignan grandes sumas de dinero para la eliminación del jacinto de agua de los cuerpos de agua, así como para averiguar cómo destruir los restos cosechados. [30] La cosecha mecánica del jacinto de agua requiere un esfuerzo considerable. Un millón de toneladas de biomasa fresca requerirían 75 camiones con una capacidad de 40 m 3 , por día, durante 365 días para deshacerse de ella. [31] Luego, el jacinto de agua se trasladaría a un vertedero y se dejaría descomponer, lo que liberaría CO2 , metano y óxidos de nitrógeno. [32]
El jacinto de agua se ha introducido ampliamente en América del Norte, Europa, Asia, Australia, África y Nueva Zelanda . [33] En muchas áreas, se ha convertido en una especie invasora importante y perniciosa . En Nueva Zelanda, está incluido en el Acuerdo Nacional de Plantas Plagas , lo que impide su propagación, distribución o venta. En grandes áreas de agua como Luisiana, los remansos de Kerala en la India , Tonlé Sap en Camboya y el lago Victoria , se ha convertido en una plaga grave. El jacinto de agua común se ha convertido en una especie vegetal invasora en el lago Victoria en África después de que se introdujera en el área en la década de 1980. [34]
Se armó un genoma de referencia de 1,22 Gb/8 cromosomas para estudiar los genomas nucleares y de cloroplastos entre 10 líneas de jacinto de agua de 3 continentes. [35] Los resultados indican la propagación de un genotipo limitado de jacinto de agua de América del Sur, donde tiene la mayor diversidad genética. El artículo propone que la propagación podría tener su origen en barcos que viajan desde el puerto de Itajaí en la costa este brasileña. [35] Aunque los estudios genéticos en muestras de Bangladesh e Indonesia demuestran genotipos diferentes, lo que potencialmente implica múltiples introducciones al área de introducción. [36]
Además, el estudio genómico también reveló la adaptación en cuatro vías clave: interacción planta-patógeno, transducción de señales planta-hormona, fotosíntesis y tolerancia al estrés abiótico, que permiten al jacinto de agua expandir su nicho y competir con otra flora nativa [37].
Existen diversos relatos sobre cómo se introdujo el jacinto de agua en los Estados Unidos . [a]
La afirmación de que el jacinto de agua fue introducido en los EE. UU. en 1884 en la Feria Mundial de Nueva Orleans , también conocida como el Centenario Mundial del Algodón , [39] ha sido caracterizada como el "primer relato auténtico", [40] así como una "leyenda local". [41]
En algún momento, surgió una leyenda de que las plantas habían sido regaladas por una delegación japonesa en la feria. [44] Esta afirmación no está en un artículo pertinente publicado en una revista comercial de ingenieros militares que data de 1940, [b] [45] pero aparece en un artículo escrito en 1941 por el director de la división de vida silvestre y pesca del Departamento de Conservación de Luisiana, donde el autor escribe, "el gobierno japonés mantuvo un edificio japonés" en la feria, y el "personal japonés importó de Venezuela cantidades considerables de jacintos de agua, que fueron regalados como recuerdos". [c] [42] La afirmación ha sido repetida por escritores posteriores, con varios cambios en los detalles. Así, Noel D. Vietmeyer (1975), miembro de la Academia Nacional de Ciencias , escribió que "empresarios japoneses" introdujeron la planta en los EE. UU., y que las plantas habían sido "recolectadas del río Orinoco en Venezuela". [43] Esta afirmación fue compartida por un par de investigadores de la NASA (Wolverton y McDonald 1979), quienes afirmaron que las plantas de recuerdo fueron arrojadas descuidadamente en varios cursos de agua. [46] Mientras tanto, el biólogo canadiense Spencer CH Barrett (2004) favoreció la teoría de que primero fueron cultivadas en estanques de jardín, después de lo cual se multiplicaron y escaparon a los alrededores. [47] El relato obtiene diferentes detalles como lo cuenta la narradora de cuentos infantiles Carole Marsh (1992), quien dice que "Japón regaló semillas de jacinto de agua" durante la exposición, [48] y otro narrador sureño, Gaspar J. "Buddy" Stall (1998), aseguró a sus lectores que los japoneses le dieron a cada familia un paquete de esas semillas. [49]
Un artículo también ha investigado el papel que las ventas de semillas y plantas por catálogo pueden haber desempeñado en la difusión de plantas invasoras. Se descubrió que P. crassipes se había ofrecido en la edición de 1884 del Catálogo de nenúfares raros y otras plantas acuáticas selectas de Edmund D. Sturtevant, con sede en Bordentown, Nueva Jersey , [50] y Haage & Schmidt de Alemania ha ofrecido la planta desde 1864 (cuando se fundó la empresa). [50] En 1895, los proveedores de semillas de los estados de Nueva Jersey, Nueva York, California y Florida la ofrecían. [51] [d]
La revista Harper's Weekly (1895) publicó un relato anecdótico que afirmaba que un hombre de Nueva Orleans recolectó y trajo a casa jacintos de agua de Colombia, alrededor de 1892, y la planta proliferó en cuestión de dos años. [53]
A medida que los jacintos se multiplican formando esteras, eliminan la presencia de peces y obstruyen las vías fluviales para la navegación y el transporte marítimo. [54] Este efecto ya estaba muy presente en el estado de Luisiana a principios del siglo XX. [39]
La planta invadió Florida en 1890, [55] y se estima que 50 kg/m2 de la masa de la planta obstruyeron las vías fluviales de Florida. [56] La obstrucción del río St. Johns planteaba una amenaza grave y en 1897 el gobierno envió un grupo de trabajo del Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los Estados Unidos para resolver el problema del jacinto de agua que asolaba a los estados del Golfo como Florida y Luisiana. [e] [58] [57]
Así, a principios del siglo XX, el Departamento de Guerra de los EE. UU. (es decir, el Cuerpo de Ingenieros del Ejército) probó varios medios para erradicar las plantas, incluyendo el chorro de vapor y agua caliente, la aplicación de varios ácidos fuertes y la aplicación de petróleo seguida de incineración. [f] La pulverización con una solución de sal saturada (pero no soluciones diluidas) mató eficazmente las plantas; desafortunadamente, esto se consideró prohibitivamente caro, y los ingenieros seleccionaron el herbicida de la marca Harvesta, cuyo ingrediente activo era el ácido arsénico , como la herramienta óptima y rentable para la erradicación. [59] [60] Este herbicida se utilizó hasta 1905, cuando se sustituyó por un compuesto diferente, blanco, a base de arsénico. [60] Un ingeniero encargado de la pulverización no pensó que el veneno fuera un motivo de preocupación, afirmando que la tripulación del barco de pulverización capturaba rutinariamente peces de sus áreas de trabajo y los consumía. [61] Sin embargo, la fumigación tenía pocas esperanzas de erradicar completamente el jacinto de agua, debido a la inmensidad de las colonias escapadas y la inaccesibilidad de algunas de las áreas infestadas, y el ingeniero sugirió que podrían necesitarse algunos medios biológicos de control. [62]
En 1910, la New Foods Society propuso una solución audaz: importar hipopótamos de África y liberarlos en los ríos y pantanos de Luisiana. Los hipopótamos comerían el jacinto de agua y también producirían carne para resolver otro grave problema de la época: la crisis de la carne en Estados Unidos. [39]
El proyecto de ley HR 23621, conocido como el proyecto de ley sobre el hipopótamo americano, fue presentado por el congresista de Luisiana Robert Broussard y debatido por el Comité de Agricultura de la Cámara de Representantes de los Estados Unidos. Los principales colaboradores de la New Foods Society y los defensores del proyecto de ley de Broussard fueron el mayor Frederick Russell Burnham , el célebre scout americano , y el capitán Fritz Duquesne , un scout sudafricano que más tarde se convirtió en un notorio espía para Alemania. En su presentación ante el Comité de Agricultura, Burnham señaló que ninguno de los animales que comían los estadounidenses (pollos, cerdos, ganado vacuno, ovejas o corderos) eran nativos de los Estados Unidos y todos habían sido importados por colonos europeos siglos antes, por lo que los estadounidenses no deberían dudar en introducir hipopótamos y otros animales grandes en la dieta estadounidense. Duquesne, que nació y se crió en Sudáfrica, señaló además que los colonos europeos en ese continente solían incluir hipopótamos, avestruces, antílopes y otros animales salvajes africanos en sus dietas y no sufrieron efectos nocivos. El proyecto de ley sobre el hipopótamo americano se quedó a un voto de ser aprobado. [39]
Los jacintos de agua también se han introducido en aguas habitadas por manatíes en Florida, con el propósito de biorremediar (cf. §Fitorremediación más abajo) las aguas que han sido contaminadas y han sido víctimas de la proliferación de algas . [63] Los manatíes incluyen el jacinto de agua en su dieta, [63] pero puede que no sea su alimento de primera elección. [64]
En 1956, se prohibió la venta y el envío de E. crassipes en los Estados Unidos, sujeto a una multa y/o prisión. [65] Esta ley fue derogada por HR133 [66] [67] [116.º Congreso (2019-2020)] el 27/12/2020.
El jacinto de agua puede haber sido introducido en Egipto a finales del siglo XVIII y principios del XIX durante la era de Muhammad Ali de Egipto , pero no fue reconocido como una amenaza invasiva hasta 1879. [68] [69] La invasión a Egipto está fechada entre 1879 y 1892 por Brij Gopal. [70] [71]
Se podría decir que la planta (afrikaans: waterhiasint [72] ) invadió Sudáfrica en 1910, [74] [75] [76] aunque se han afirmado fechas anteriores. [79] [g] Un cuerpo de agua ampliamente amenazado por el jacinto de agua es la presa Hartebeespoort cerca de Brits en la provincia del Noroeste .
La planta fue introducida por colonos belgas en Ruanda para embellecer sus propiedades. Luego avanzó por medios naturales hasta el lago Victoria, donde fue avistada por primera vez en 1988. [81] Allí, sin ningún enemigo natural, se ha convertido en una plaga ecológica, asfixiando el lago, disminuyendo la reserva de peces y perjudicando las economías locales. Impide el acceso a Kisumu y otros puertos.
El jacinto de agua también ha aparecido en Etiopía , donde se informó por primera vez en 1965 en el embalse de Koka y en el río Awash , donde la Autoridad de Luz y Energía Eléctrica de Etiopía ha logrado ponerlo bajo control moderado con un costo considerable de mano de obra humana. Otras infestaciones en Etiopía incluyen muchos cuerpos de agua en la región de Gambela , el Nilo Azul desde el lago Tana hasta Sudán y el lago Ellen cerca de Alem Tena . [82] Para 2018, se ha convertido en un problema grave en el lago Tana en Etiopía.
El jacinto de agua también está presente en el río Shire, en el Parque Nacional Liwonde, en Malawi.
El jacinto de agua fue introducido en Bengala , India, por sus flores ornamentales y formas de hojas, pero se convirtió en una maleza invasora, drenando oxígeno de los cuerpos de agua y causando devastación de las poblaciones de peces. [83] El jacinto de agua fue referido como el "(hermoso) diablo azul" en Bengala y "terror de Bengala" en el resto de la India; fue llamado "maleza alemana" (bengalí: Germani pana ) en Bangladesh por la creencia de que la misión submarina alemana Kaiser [84] estuvo involucrada en su introducción al estallido de la Primera Guerra Mundial. Se hicieron esfuerzos concertados para erradicar los jacintos de agua, que afectaron la navegabilidad en los ríos de Bengala. La Ley del Jacinto de Agua de Bengala de 1936 prohibió el cultivo de las plantas. Para 1947, el problema se resolvió y se restableció la navegabilidad de los ríos, aunque las plantas todavía existen en humedales. [85] [86] Los jacintos de agua fueron llamados "problema japonés" en Sri Lanka porque había un rumor de que los británicos los habían plantado para atraer a los aviones japoneses a aterrizar en las inseguras plataformas. [87] [88]
La planta entró en Japón en 1884 para su apreciación hortícola, según la sabiduría convencional, [89] [90] pero un investigador dedicado al estudio de la planta ha descubierto que el artista ukiyo-e Utagawa Kunisada (o Utagawa Toyokuni III, fallecido en 1865 ) produjo una impresión en madera que presenta el jacinto de agua, peces de colores y hermosas mujeres , que data de 1855. [91] La planta flota en la superficie del agua de peceras llenas (de cristalería) [92] o macetas de nenúfares de barro vidriado ( las macetas hibachi sirven como sustituto). [93]
En la década de 1930, el jacinto de agua se introdujo en China como alimento , planta ornamental y planta de control de aguas residuales , y se plantó ampliamente en el sur como alimento para animales. A partir de la década de 1980, con el rápido desarrollo de la industria interior de China, la eutrofización de las aguas interiores se ha intensificado. Con la ayuda de su eficiente reproducción asexual y mecanismos de adaptación ambiental, el jacinto de agua comenzó a extenderse ampliamente en las cuencas fluviales. Los jacintos han bloqueado ríos y obstaculizado el tráfico fluvial. Por ejemplo, muchas vías fluviales en Zhejiang y otras provincias han sido bloqueadas por el rápido crecimiento del jacinto de agua. Además, una gran cantidad de jacintos de agua que flotan en el agua impiden que la luz solar entre en el agua, y su descomposición consume el oxígeno disuelto en el agua, contamina la calidad del agua y puede matar otras plantas acuáticas. La aparición del jacinto de agua ha afectado gravemente a la biodiversidad del ecosistema local y ha amenazado la producción, la vida y la salud de los residentes de la comunidad.
En 2016, la Unión Europea prohibió cualquier venta de jacinto de agua en la UE. [94] La especie figura en la lista de especies exóticas invasoras de preocupación para la Unión. [95] Esto significa que no solo las ventas, sino también la importación, el cultivo o la liberación intencional en el medio ambiente están prohibidas en toda la Unión Europea. [96]
En Papua Nueva Guinea , el jacinto de agua impide el paso de la luz solar a otros organismos acuáticos, crea un hábitat para los mosquitos portadores de malaria, obstruye los cursos de agua hasta el punto de que los barcos no pueden atravesarlos y reduce la calidad del agua para cocinar, lavar y beber, por ejemplo. La gente ha perdido ingresos o incluso ha muerto por no poder viajar para conseguir alimentos o atención médica, o por enfermedades provocadas por el agua contaminada o los mosquitos. [97]
El control depende de las condiciones específicas de cada lugar afectado, como la extensión de la infestación de jacinto de agua, el clima regional y la proximidad a los seres humanos y la vida silvestre. [98]
El control químico es el menos utilizado de los tres controles del jacinto de agua, debido a sus efectos a largo plazo sobre el medio ambiente y la salud humana. El uso de herbicidas requiere la aprobación estricta de las agencias de protección gubernamentales y de técnicos capacitados para manipular y rociar las áreas afectadas. El uso de herbicidas químicos solo se utiliza en caso de infiltración severa de jacinto de agua. [99] Sin embargo, el uso más exitoso de herbicidas es cuando se utiliza para áreas de infestación más pequeñas, porque en áreas más grandes, es probable que más esteras de jacintos de agua sobrevivan a los herbicidas y puedan fragmentarse para propagar aún más una gran área de esteras de jacinto de agua. Además, es más rentable y menos laborioso que el control mecánico, pero puede provocar efectos ambientales, ya que puede penetrar en el sistema de agua subterránea y puede afectar no solo el ciclo hidrológico dentro de un ecosistema, sino también afectar negativamente el sistema de agua local y la salud humana. También es de destacar que el uso de herbicidas no es estrictamente selectivo de los jacintos de agua; Las especies clave y los organismos vitales como las microalgas pueden morir a causa de las toxinas y pueden alterar las frágiles redes alimentarias. [98]
La regulación química de los jacintos de agua se puede realizar utilizando herbicidas comunes como el 2,4-D, el glifosato y el diquat. Los herbicidas se rocían sobre las hojas del jacinto de agua y provocan cambios directos en la fisiología de la planta. [100] El uso del herbicida conocido como 2,4-D provoca la muerte del jacinto de agua mediante la inhibición del crecimiento celular de tejido nuevo y la apoptosis celular. [101] Puede ser necesario un período de casi dos semanas antes de que las esteras de jacinto de agua se destruyan con 2, 4-D. Entre 75.000 y 150.000 acres (30.000 y 61.000 ha) de jacinto de agua y maleza caimán se tratan anualmente en Luisiana. [102]
El herbicida conocido como diquat es una sal de bromuro líquida que puede penetrar rápidamente en las hojas del jacinto de agua y provocar la inactividad inmediata de las células vegetales y de los procesos celulares. El herbicida glifosato tiene una toxicidad menor que los demás herbicidas, por lo que tarda más tiempo en destruir las matas de jacinto de agua (unas tres semanas). Los síntomas incluyen un marchitamiento constante de las plantas y una decoloración amarillenta de las hojas de las plantas que, con el tiempo, conduce a la descomposición de la planta. [99]
El control físico se realiza mediante máquinas terrestres, como grúas de cangilones, dragalinas o plumas, o mediante maquinaria acuática, como cosechadoras de malezas acuáticas , [103] dragas o trituradoras de vegetación. [104] La eliminación mecánica se considera la mejor solución a corto plazo para la proliferación de la planta.
En un proyecto en el lago Victoria, en África, se utilizaron varios equipos para cortar, recolectar y eliminar 1.500 hectáreas (3.700 acres) de jacinto de agua en un período de 12 meses. Sin embargo, es un proyecto costoso que requiere el uso de vehículos terrestres y acuáticos, pero se necesitaron muchos años para que el lago quedara en malas condiciones y la recuperación será un proceso continuo. [ cita requerida ]
Puede tener un costo anual de entre 6 y 20 millones de dólares y solo se considera una solución a corto plazo para un problema a largo plazo. Otra desventaja de la cosecha mecánica es que puede provocar una mayor fragmentación de los jacintos de agua cuando las plantas se rompen con las cuchillas giratorias de la maquinaria de cosecha de plantas. Los fragmentos de jacinto de agua que quedan en el agua pueden reproducirse asexualmente fácilmente y causar otra infestación. [100]
Sin embargo, el transporte y la eliminación del jacinto de agua cosechado es un desafío, ya que la vegetación es pesada. El jacinto de agua cosechado puede representar un riesgo para la salud de los seres humanos debido a la propensión de la planta a absorber contaminantes, [105] y se considera tóxico para los seres humanos. Además, la práctica de la cosecha mecánica no es eficaz en infestaciones a gran escala, porque esta especie invasora acuática crece mucho más rápido de lo que puede eliminarse. Solo se pueden cosechar mecánicamente de uno a dos acres ( 1 ⁄ 2 a 1 ha) de jacinto de agua diariamente debido a las grandes cantidades en el medio ambiente. Por lo tanto, el proceso requiere mucho tiempo. [106]
Como las eliminaciones químicas y mecánicas suelen ser demasiado caras, contaminantes e ineficaces, los investigadores han recurrido a agentes de control biológico para lidiar con el jacinto de agua. El esfuerzo comenzó en la década de 1970, cuando los investigadores del USDA liberaron en los Estados Unidos tres especies de gorgojos que se sabe que se alimentan de jacinto de agua, Neochetina bruchi , N. eichhorniae y el barrenador del jacinto de agua Sameodes albiguttalis . Las especies de gorgojos se introdujeron en los estados de la Costa del Golfo, como Luisiana, Texas y Florida, donde miles de acres estaban infestados por jacintos de agua. Una década después, se encontró una disminución en las matas de jacinto de agua de hasta un 33%, pero debido a que el ciclo de vida de los gorgojos es de 90 días, el uso de la depredación biológica para suprimir eficientemente el crecimiento del jacinto de agua es limitado. [102] Estos organismos regulan el jacinto de agua limitando su tamaño, propagación vegetativa y producción de semillas. También son portadores de microorganismos que pueden ser patológicos para el jacinto de agua. Estos gorgojos se comen el tejido del tallo, lo que provoca una pérdida de flotabilidad para la planta, que acabará hundiéndose. [100] Aunque con un éxito limitado, los gorgojos han sido liberados desde entonces en muchos otros países. [97] [108] Sin embargo, el método de control más eficaz sigue siendo el control del exceso de nutrientes y la prevención de la propagación de esta especie. [ cita requerida ]
En mayo de 2010, el Servicio de Investigación Agrícola del USDA liberó a Megamelus scutellaris como un insecto de control biológico adicional para la especie invasora de jacinto de agua. M. scutellaris es un pequeño insecto saltamontes nativo de Argentina. Los investigadores han estado estudiando los efectos del agente de control biológico en estudios extensos de rango de hospedantes desde 2006 y concluyeron que el insecto es altamente específico del hospedante y no representará una amenaza para ninguna otra población de plantas que no sea el jacinto de agua objetivo. Los investigadores también esperan que este control biológico sea más resistente que los controles biológicos existentes y los herbicidas que ya están en uso para combatir el jacinto de agua invasor. [107] Otro insecto que se está considerando como un agente de control biológico es el saltamontes semiacuático Cornops aquaticum . Este insecto es específico del jacinto de agua y su familia, y además de alimentarse de la planta, introduce una infestación patógena secundaria. Este saltamontes se ha introducido en Sudáfrica en ensayos controlados. [109]
El Centro de Control Biológico de la Universidad de Rhodes está criando en masa M. scutellaris y los gorgojos del jacinto de agua N. eichhorniae y N. bruchi para el control biológico en represas en Sudáfrica, incluida la represa Hartbeespoort . [110] [111] La polilla Niphograpta albiguttalis (Warren) (Lepidoptera: Pyralidae) ha sido introducida en América del Norte, África y Australia. Las larvas de esta polilla perforan los tallos y los botones florales del jacinto de agua. [112]
Dado que el jacinto de agua es tan prolífico, su recolección para diversos usos también sirve como medio de control ambiental.
Debido a su altísima tasa de desarrollo, Pontederia crassipes es una excelente fuente de biomasa . Una hectárea (2,5 acres) de cultivo en pie produce más de 70.000 m 3 /ha (1.000.000 pies cúbicos/acre) de biogás (70% CH
4, 30% de CO
2). [113] Según Curtis y Duke, un kg (2,2 lb) de materia seca puede producir 370 litros (13 pies cúbicos) de biogás, lo que da un valor calorífico de 22 000 kJ/m 3 (590 Btu/pie cúbico) en comparación con el metano puro (895 Btu/pie 3 ) [114]
Wolverton y McDonald informan de aproximadamente 0,2 m 3 /kg (3 pies cúbicos/lb) de metano, [h] lo que indica unos requisitos de biomasa de 350 t/ha (160 toneladas cortas/acre) para alcanzar el rendimiento de 70 000 m 3 /ha (1 000 000 pies cúbicos/acre) proyectado por la Academia Nacional de Ciencias (Washington). [116] Ueki y Kobayashi mencionan más de 200 t/ha (90 toneladas cortas/acre) al año. [117] Reddy y Tucker encontraron un máximo experimental de más de 1 ⁄ 2 tonelada por hectárea ( 1 ⁄ 4 tonelada corta/acre) al día. [118]
Los agricultores bengalíes recogen y apilan estas plantas para secarlas al comienzo de la estación fría; luego usan los jacintos de agua secos como combustible. Las cenizas se usan como fertilizante. En la India, una tonelada (1,1 toneladas cortas) de jacinto de agua seco produce unos 50 litros de etanol y 200 kg de fibra residual (7.700 Btu). La fermentación bacteriana de una tonelada (1,1 toneladas cortas) produce 26.500 ft 3 de gas (600 Btu) con un 51,6% de metano ( CH
4), 25,4% de hidrógeno ( H
2), 22,1% de dióxido de carbono ( CO
2) y 1,2% de oxígeno ( O
2). La gasificación de una tonelada (1,1 toneladas cortas) de materia seca mediante aire y vapor a altas temperaturas (800 °C o 1.500 °F) produce alrededor de 40.000 pies cúbicos (1.100 m3 ) de gas natural (143 Btu/pie cúbico ) que contiene 16,6 % de H
2, 4,8% CH
4, 21,7% CO ( monóxido de carbono ), 4,1% CO
2, y 52,8% N
2( nitrógeno ). El alto contenido de humedad del jacinto de agua, que aumenta considerablemente los costos de manejo, tiende a limitar las iniciativas comerciales. [116] [119] Se podría diseñar un sistema de producción hidráulica continua , que proporcionaría una mejor utilización de las inversiones de capital que en la agricultura convencional, que es esencialmente una operación por lotes. [11] [120]
La mano de obra necesaria para la cosecha del jacinto de agua se puede reducir en gran medida si se ubican los sitios de recolección y los procesadores en embalses que aprovechan los vientos predominantes . También se podrían agregar favorablemente sistemas de tratamiento de aguas residuales a esta operación. La biomasa cosechada se convertiría luego en etanol , biogás , hidrógeno , nitrógeno gaseoso y/o fertilizantes . [121] El agua resultante se puede utilizar para regar las tierras de cultivo cercanas . [11]
El jacinto de agua elimina el arsénico del agua potable contaminada con arsénico. Puede ser una herramienta útil para eliminar el arsénico del agua de pozos entubados en Bangladesh . [122]
También se ha observado que el jacinto de agua mejora la nitrificación en las celdas de tratamiento de aguas residuales de la tecnología viva. Sus zonas de raíces son excelentes micrositios para las comunidades bacterianas. [24]
El jacinto de agua es una planta forrajera común en el tercer mundo, especialmente en África, aunque su uso excesivo puede resultar tóxico. Tiene un alto contenido de proteínas (nitrógeno) y oligoelementos , y las heces de cabra también son una buena fuente de fertilizante.
Se ha demostrado que el jacinto de agua es eficaz para eliminar entre el 60 y el 80 % de nitrógeno [123] y alrededor del 69 % de potasio del agua. [124] Se ha descubierto que las raíces del jacinto de agua eliminan partículas y nitrógeno en un humedal eutrofizado natural poco profundo. [125] [126]
La planta es extremadamente tolerante y tiene una alta capacidad de absorción de metales pesados , incluidos cadmio , cromo , cobalto , níquel , plomo y mercurio , lo que podría hacerla adecuada para la biolimpieza de aguas residuales industriales. [105] [127] [128] [129] [130] [131]
Las raíces de Pontederia crassipes absorben de forma natural algunos compuestos orgánicos que se consideran cancerígenos , en concentraciones 10.000 veces superiores a las del agua circundante. [132] Los jacintos de agua se pueden cultivar para el tratamiento de aguas residuales (especialmente aguas residuales de productos lácteos). [11] [ verificación fallida ]
Además de los metales pesados, Pontederia crassipes también puede eliminar otras toxinas, como el cianuro , que es beneficioso para el medio ambiente en áreas que han soportado operaciones de extracción de oro. [133]
El jacinto de agua puede absorber y degradar etión , un pesticida de fósforo. [134]
En lugares donde el jacinto de agua es invasivo, sobreabundante y necesita ser eliminado, estas características lo hacen gratuito para la cosecha, lo que lo hace muy útil como fuente de materia orgánica para compostaje en agricultura orgánica . Se utiliza internacionalmente como fertilizante [135] y como alimento para animales [135] y ensilado para ganado vacuno , ovino , gansos , cerdos y otros animales . [136]
En Bengala, India, el kachuri-pana se ha utilizado principalmente como fertilizante, abono o mantillo, y secundariamente como forraje para el ganado y los peces. [137] En Bangladesh, los agricultores de la región suroccidental cultivan verduras en "huertos flotantes", generalmente con una base de bambú, con una masa seca de jacinto de agua cubierta de tierra como lecho. Como una gran parte de la tierra cultivable queda bajo el agua durante meses durante el monzón en esta región baja, los agricultores han cultivado este método durante muchas décadas. El método de esta agricultura se conoce con muchos nombres, incluidos dhap chash y vasoman chash . [138]
En Kenia, África Oriental, se ha utilizado experimentalmente como fertilizante orgánico, aunque existe controversia debido al alto valor de pH alcalino del fertilizante. [139]
En varios lugares del mundo, la planta se utiliza para fabricar muebles, bolsos, cestas, cuerdas y artículos para el hogar y productos de interior (pantallas de lámparas, marcos de cuadros) por empresas lanzadas por ONG y empresarios. [135] [63]
El estadounidense-nigeriano Achenyo Idachaba ganó un premio por demostrar cómo se puede explotar esta planta para obtener ganancias como productos tejidos en Nigeria. [140]
Aunque un estudio determinó que los jacintos de agua tienen un uso muy limitado para la producción de papel, [141] no obstante, se los sigue utilizando para la producción de papel a pequeña escala. Goswami señaló en su artículo que el jacinto de agua tiene el potencial de fabricar papel resistente y fuerte. Descubrió que agregar pulpa de jacinto de agua a la materia prima de pulpa de bambú para papel antigrasa puede aumentar la resistencia física del papel.
En Taiwán, la planta se utiliza como verdura de mesa rica en caroteno . Los javaneses a veces cocinan y comen las partes verdes y las inflorescencias. [11] Los vietnamitas también cocinan la planta y a veces añaden sus hojas tiernas y flores a sus ensaladas.
En Kedah (Malasia), las flores se utilizan para curar la piel de los caballos. [11] La especie es un "tónico". [142] [143]
Se ha demostrado que el extracto de hojas de jacinto de agua exhibe fitotoxicidad contra otra maleza invasora, Mimosa pigra . El extracto inhibió la germinación de las semillas de M. pigra además de suprimir el crecimiento de las raíces de las plántulas. Los datos bioquímicos sugirieron que los efectos inhibidores pueden estar mediados por una mayor producción de peróxido de hidrógeno , la inhibición de la actividad de la peroxidasa soluble y la estimulación de la actividad de la peroxidasa unida a la pared celular en los tejidos de la raíz de M. pigra . [144]
jacinto de agua forma grandes esteras flotantes. En condiciones ideales, las poblaciones pueden duplicar su tamaño cada 6 a 18 días..
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