Macrocystis es un género monoespecífico [3] de algas marinas ( algas pardas grandes) con todas las especies ahora sinónimas de Macrocystis pyrifera . Se lo conoce comúnmente como alga gigante o alga vesicular . Este género contiene la más grande de todas las Phaeophyceae o algas pardas . Macrocystis tiene neumatocistos en la base de sus láminas . Los esporofitos son perennes y el individuo puede vivir hasta tres años; [4] los estípites/frondas dentro de un individuo completo experimentan senescencia , donde cada fronda puede persistir aproximadamente 100 días. [5] El género se encuentra ampliamente en los océanos subtropicales , templados y subantárticos del hemisferio sur y en el noreste del Pacífico. Macrocystis es a menudo un componente importante de los bosques templados.
A pesar de su apariencia, no es una planta ; es un heterokont . El kelp gigante es común a lo largo de la costa del noreste del Océano Pacífico , desde Baja California al norte hasta el sureste de Alaska , y también se encuentra en los océanos del sur cerca de Sudamérica , Sudáfrica , Australia y Nueva Zelanda . Las algas individuales pueden crecer hasta más de 45 metros (150 pies) de largo a una velocidad de hasta 60 cm (2 pies) por día. El kelp gigante crece en densos bosques conocidos como bosques de algas , que son el hogar de muchos animales marinos que dependen de las algas para alimentarse o refugiarse. El principal producto comercial obtenido del kelp gigante es el alginato , pero los humanos también cosechan esta especie de forma limitada para su uso directo como alimento. Es rico en yodo , potasio y otros minerales. Se puede utilizar en la cocina de muchas de las formas en que se utilizan otras algas marinas, y sirve particularmente para agregar sabor a los platos de frijoles.
Macrocystis es un género monoespecífico; la única especie es M. pyrifera . Algunos individuos son tan grandes que el talo puede crecer hasta 60 m (200 pies). [6] Los estípites surgen de un soporte y se ramifican tres o cuatro veces desde cerca de la base. Las láminas se desarrollan a intervalos irregulares a lo largo del estípite. [7] [8] M. pyrifera crece hasta más de 45 m (150 pies) de largo. [8] [9] Los estípites no están ramificados y cada lámina tiene una vejiga de gas en su base. [10]
Macrocystis pyrifera es la alga más grande de todas . La etapa del ciclo de vida que generalmente se ve es el esporofito , que es perenne y los individuos persisten durante muchos años. Los individuos pueden crecer hasta 50 m (160 pies) de largo o más. El alga a menudo crece incluso más que la distancia desde el fondo hasta la superficie, ya que crecerá en dirección diagonal debido a la corriente oceánica que empuja contra el alga. [11] : 201 Los tallos surgen de un meristemo basal, con hasta 60 tallos en individuos más viejos bien protegidos. [12] Las láminas se desarrollan a intervalos irregulares a lo largo del estípite, con un solo neumatocisto (vejiga de gas) en la base de cada lámina. [10] En la base de cada tallo hay un grupo de láminas que carecen de neumatocistos; en su lugar, desarrollan pequeños sacos en la lámina que liberan las zoosporas biflageladas : estas son las esporofilas. [12]
Los morfos más pequeños, anteriormente identificados como Macrocystis integrifolia , tienen un color marrón oscuro en rizomas aplanados que están profusamente ramificados de forma dicotómica. Cada uno está unido por estructuras ramificadas similares a raíces que salen de los lados de los rizomas. Los estípites principales delgados (de aproximadamente 1 centímetro (0,39 pulgadas) de ancho a 30 metros (98 pies) de largo) provienen del rizoma, que tiene hasta 0,1 metros (3,9 pulgadas) en el más ancho. Periódicamente, las ramas aplanadas similares a hojas de 5 centímetros (2,0 pulgadas) de ancho y 35 centímetros (14 pulgadas) de largo derivan del estípite. Tienen superficies surcadas y se estrechan gradualmente, pero luego tienen un flotador ovalado o redondeado donde se unen al estípite. Las ramas en forma de cuchilla tienen bordes denticulados con muescas que conducen a la cuchilla terminal en la punta del estípite, que está separada por varias ramas más pequeñas. [13] Crece hasta sólo 6 m (20 pies) de largo. Se encuentra en rocas intermareales o rocas submareales poco profundas a lo largo de la costa del Pacífico de América del Norte ( Columbia Británica a California ) y América del Sur. [8] [14] En Nueva Zelanda, M. pyrifera se encuentra en la zona submareal del sur de la Isla Norte, la Isla Sur, Chatham, Stewart, Bounty, Antípodas, Auckland y las islas Campbell. [15] La especie se puede encontrar en rocas y en costas abiertas protegidas. [15]
El esporofito macroscópico tiene muchas láminas especializadas que crecen cerca del punto de apoyo. Estas láminas tienen varios soros que contienen esporangios , que liberan esporas haploides , que crecerán hasta convertirse en gametofitos femeninos y masculinos microscópicos . Estos gametofitos, después de alcanzar los sustratos apropiados, crecen mitóticamente para finalmente producir gametos. [16]
Las hembras liberan sus óvulos ( ovogonias ) junto con una feromona , el lamoxireno. [17] [18] Este compuesto desencadena la liberación de esperma por parte de los machos. El esperma de Macrocystis consiste en anterozoides biflagelados no sintéticos , que encuentran su camino hacia las ovogonias siguiendo al lamoxireno. Luego, el óvulo es fertilizado para formar el cigoto , que, a través de la mitosis, comienza el crecimiento. [ cita requerida ]
Macrocystis integrifolia se encuentra en rocas intermareales o rocas submareales poco profundas a lo largo de la costa del Pacífico de América del Norte desde Columbia Británica hasta California . [1] [19] [20] Prefiere agua de unos 7 metros (23 pies) a 10 metros (33 pies) de profundidad y expuesta al mar abierto y a salinidades normales, pero protegida de la acción total de las olas. [21]
Macrocystis integrifolia alterna fases heteromórficas desde un esporofito macroscópico a gametofitos microscópicos dioicos. [20] Se ha estudiado como fertilizante vegetal, incrementando el rendimiento del frijol hasta en un 24% y estudios químicos indican la presencia de sustancias similares a las fitohormonas. [22]
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Macrocystis pyrifera es uno de los organismos de más rápido crecimiento en la Tierra. [23] [24] : 8 Pueden crecer a una velocidad de 60 cm (2 pies) por día para alcanzar más de 45 m (150 pies) de largo en una temporada de crecimiento. [8] [25] [26]
Las algas gigantes juveniles crecen directamente sobre el gametofito femenino de su progenitor . Para establecerse, una alga joven produce una o dos láminas primarias y comienza a formar un soporte rudimentario que sirve para anclar la planta al fondo rocoso. A medida que la alga crece, se desarrollan láminas adicionales a partir de la punta en crecimiento, mientras que el soporte se agranda y puede cubrir por completo la roca a la que está adherida. [ cita requerida ]
El crecimiento se produce con el alargamiento del estípite (tallo central) y la división de las láminas. En la punta de crecimiento hay una sola lámina, en cuya base se desarrollan pequeñas vejigas de gas a lo largo de un lado. A medida que las vejigas y el estípite crecen, se desarrollan pequeños desgarros en la lámina unida. Una vez que se han completado los desgarros, cada vejiga sostiene una sola lámina separada a lo largo del estípite, con las vejigas y sus láminas unidas a intervalos irregulares. [7] [27] : 226–227
Macrocystis crece típicamente formando extensos mantos, grandes "doseles flotantes", sobre sustratos rocosos entre los intermareales bajos. [8] [16] Se recolectaba mediante barcazas que utilizaban grandes cuchillas para cosechar hasta 300 toneladas al día a lo largo de la costa de California . [28]
Macrocystis pyrifera se encuentra en América del Norte ( Alaska a California ), América del Sur , Sudáfrica , Nueva Zelanda y el sur de Australia . [29] Prospera en aguas más frías donde la temperatura del agua del océano se mantiene mayoritariamente por debajo de los 21 °C (70 °F). [26] La especie también se encuentra cerca de Tristán da Cunha en el océano Atlántico medio-sur. [ cita requerida ]
Cuando el fondo es rocoso y ofrece lugares para anclarse, las algas gigantes forman extensos bancos de algas con grandes "doseles flotantes". [8] Cuando están presentes en grandes cantidades, las algas gigantes forman bosques de algas que son el hogar de muchas especies marinas que dependen de ellas directamente para alimentarse y refugiarse, o indirectamente como terreno de caza para sus presas. Tanto el gran tamaño de las algas como la gran cantidad de individuos alteran significativamente la disponibilidad de luz, el flujo de las corrientes oceánicas y la química del agua del océano en el área donde crecen. [30] : 158
En poblaciones de alta densidad, los individuos de algas gigantes compiten con otros individuos de la especie por espacio y recursos. Las algas gigantes también pueden competir con Pterygophora californica en estas circunstancias. [31] [32]
Cuando las aguas superficiales son pobres en nutrientes, el nitrógeno en forma de aminoácidos se transloca hacia arriba del estípite a través de elementos de tamiz que se parecen mucho al floema de las plantas vasculares . [30] : 151–153 [11] : 204 La translocación de nutrientes a lo largo del estípite puede ser tan rápida como 60 cm (24 pulgadas) por hora. [27] La mayor parte de la translocación ocurre para mover fotosintato rico en carbono , y típicamente transfiere material de regiones maduras a regiones de crecimiento activo donde la maquinaria de la fotosíntesis aún no está completamente en su lugar. La translocación también mueve nutrientes hacia abajo desde las frondas superficiales expuestas a la luz a las esporofilas (frondas reproductivas) en la base del alga, donde hay poca luz y, por lo tanto, poca fotosíntesis para producir alimento.
Inicialmente, se describieron 17 especies dentro del género Macrocystis . [33] En 1874, Hooker, siguiendo la morfología de la hoja, las puso a todas bajo el mismo taxón, Macrocystis pyrifera . [34] En tiempos modernos, la gran cantidad de especies se reclasificaron basándose en la morfología holdfast, que distinguía tres especies ( M. angustifolia , M. integrifolia y M. pyrifera ) y en la morfología de la hoja, que agregó una cuarta especie ( M. laevis ) en 1986. [35] Sin embargo, en 2009 y 2010, dos estudios que utilizaron evaluaciones morfológicas [36] y moleculares [3] demuestran que Macrocystis es monoespecífica (como M. pyrifera ), lo que actualmente es aceptado por la comunidad ficológica (ver AlgaeBase). [37]
Aunque Macrocystis es un género monoespecífico, algunos lo dividen en cuatro morfos o subespecies que se describen a continuación, siguiendo la taxonomía anterior a 2010: [38] [39]
Macrocystis se distribuye a lo largo de la costa oriental del Pacífico desde Alaska hasta México y desde Perú y a lo largo de la costa argentina , así como en Australia, Nueva Zelanda, Sudáfrica y la mayoría de las islas subantárticas hasta los 60°S. [16]
Macrocystis pyrifera se ha utilizado durante muchos años como fuente de alimento; [42] [43] también contiene muchos compuestos como yodo , potasio , otros minerales, vitaminas y carbohidratos y, por lo tanto, también se ha utilizado como suplemento dietético. [44] [45] : 58 A principios del siglo XX, los lechos de algas de California se cosecharon como fuente de carbonato de sodio . [42] [46] [47] Con el interés comercial aumentando significativamente durante los años 1970 y 1980, esto se debió principalmente a la producción de alginatos , y también a la producción de biomasa para alimento animal debido a la crisis energética durante ese período. [46] [47] Sin embargo, la producción comercial de M. pyrifera nunca se convirtió en realidad. Con el final de la crisis energética y la disminución de los precios de los alginatos, la investigación en el cultivo de Macrocystis también disminuyó. [43]
La demanda de M. pyrifera está aumentando debido a los nuevos usos de estas plantas, como fertilizantes , cultivo con fines de biorremediación , alimento para abulón y erizo de mar . [43] Actualmente se están realizando investigaciones para utilizar M. pyrifera como alimento para otras especies de acuicultura, como los camarones. [48] Recientemente, se ha examinado a M. pyrifera como una posible materia prima para la conversión en etanol para uso como biocombustible . [49]
En los últimos años, los bosques de algas han disminuido drásticamente en Japón, Chile, Corea, Australia y América del Norte. [50] La recolección de algas como fuente de alimento y otros usos puede ser el aspecto menos preocupante de su agotamiento. En el Pacífico Noroeste, los bosques de algas en aguas cercanas a grandes centros de población pueden ser los más afectados por la descarga de aguas pluviales y cloacales. [51]
El fenómeno natural conocido como El Niño hace circular el agua cálida tropical del Pacífico Sur hacia las aguas del Norte. Se sabe que esto ha acabado con la M. pyrifera, debido a su necesidad de aguas frías que normalmente encontraría en el Océano Pacífico Norte. [52] En California, El Niño también trajo consigo una proliferación de erizos de mar morados que se alimentan de algas gigantes. [53]
Frente a las costas de Tasmania , los bosques de algas marinas se han visto significativamente afectados por varios factores, incluido el calentamiento de las aguas, el cambio de la corriente del este de Australia (EAC) y la invasión de erizos de mar de espinas largas . Los lugareños han notado efectos significativos en la población de abulón , una fuente de alimento para los aborígenes de Tasmania durante miles de años. Estos cambios también han afectado a la industria del cultivo de ostras . Al salvar las ostras que han sobrevivido a los brotes de enfermedades, han podido continuar con su forma de vida. [54] Se estimó que para 2019, el 95 por ciento de los bosques de algas gigantes a lo largo de la costa este de Tasmania se habían perdido en solo unas pocas décadas. [55] Los lugareños atribuyeron parte de esta pérdida a la tala de los bosques por parte de Alginates Australia, que abrió su fábrica cerca de Triabunna en 1963, cerrando las operaciones 10 años después por no ser económica. Sin embargo, el experto en ecosistemas marinos Craig Johnson afirma que la pérdida de los bosques "es casi con toda seguridad el resultado del cambio climático ". Las temperaturas del agua a lo largo de la costa este de Tasmania han aumentado a un ritmo casi cuatro veces superior al promedio mundial. La EAC trae consigo aguas más cálidas, que también son pobres en nutrientes en comparación con las aguas frías que solían haber en la costa. El alga común ( Ecklonia radiata ) es mejor para almacenar nitrógeno que el alga gigante, por lo que ha ido ocupando las zonas que antes ocupaban las algas gigantes. [56]
Macrocystis pyrifera se ha convertido en la primera comunidad marina en peligro de extinción incluida en la lista federal de Australia . [56] [57] Los científicos y conservacionistas están buscando continuamente formas de restaurar la especie, que alguna vez estuvo densamente poblada, a su estado original. Los métodos incluyen arrecifes artificiales , reducir la cantidad de erizos de mar morados en áreas superpobladas y plantar raíces a lo largo del fondo del océano. [50] Los científicos habían construido 28 arrecifes artificiales en la isla María en 2019 y tenían la esperanza de recuperar los bosques de algas. [55]
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