Sphagnum es un género de aproximadamente 380 especies aceptadas [2] [3] de musgos , comúnmente conocidos como musgo sphagnum , también musgo de pantano y musgo de quacker (aunque ese término también se usa a veces para la turba ). Las acumulaciones de Sphagnum pueden almacenar agua, ya que tanto las plantas vivas como las muertas pueden retener grandes cantidades de agua dentro de sus células; las plantas pueden retener de 16 a 26 veces más agua que su peso seco, dependiendo de la especie. [4] Las celdas vacías ayudan a retener agua en condiciones más secas.
A medida que el musgo Sphagnum crece, puede extenderse lentamente a condiciones más secas, formando turberas más grandes , tanto turberas elevadas como turberas de manta . [5] Por lo tanto, Sphagnum puede influir en la composición de dichos hábitats, y algunos describen a Sphagnum como "manipuladores del hábitat" o "ingenieros de ecosistemas autógenos". [6] Estas acumulaciones de turba luego proporcionan hábitat para una amplia gama de plantas de turberas, incluidas juncias y arbustos ericáceos , así como orquídeas y plantas carnívoras. [7] [8]
El musgo Sphagnum y la turba que se forma a partir de él no se descomponen fácilmente debido a los compuestos fenólicos incrustados en las paredes celulares del musgo . Además, las turberas, como todos los humedales, desarrollan condiciones anaeróbicas del suelo, lo que produce una descomposición anaeróbica más lenta en lugar de una acción microbiana aeróbica. El musgo de turba también puede acidificar su entorno al absorber cationes , como calcio y magnesio , y liberar iones de hidrógeno .
En condiciones adecuadas, la turba puede acumularse hasta una profundidad de muchos metros. Las distintas especies de Sphagnum tienen distintos límites de tolerancia a las inundaciones y al pH, y en cualquier turbera pueden existir varias especies de Sphagnum diferentes . [9] [7]
Una planta de Sphagnum individual consta de un tallo principal, con grupos de fascículos de ramas muy juntos, que generalmente consisten en dos o tres ramas extendidas y dos a cuatro ramas colgantes. La parte superior de la planta ( capítulo) tiene grupos compactos de ramas jóvenes que le dan a la planta su característica apariencia de penacho. A lo largo del tallo hay hojas dispersas de varias formas, llamadas hojas del tallo; la forma varía según la especie.
El musgo Sphagnum tiene una estructura celular distintiva. La parte del tallo consta de dos secciones importantes: la médula , que es el lugar de producción y almacenamiento de alimentos, y la capa cortical , que sirve para absorber agua y proteger la médula. Los musgos no tienen un sistema vascular para mover el agua y los nutrientes por la planta. Por lo tanto, los tejidos son delgados y, por lo general, tienen una sola célula de espesor para permitir que se difundan fácilmente. Los musgos Sphagnum tienen dos tipos de células diferentes. Hay células pequeñas, verdes y vivas con clorofila ( células clorofilosas ) que producen alimentos para la planta. Además, hay células hialinas o de retorta más grandes que tienen forma de barril y un poro en un extremo para permitir la absorción de agua y una mejor capacidad de retención de agua. Estas células únicas ayudan al musgo Sphagnum a retener agua durante la exposición prolongada a los rayos UV. [10]
El esfagno , como todas las demás plantas terrestres, presenta una alternancia de generaciones ; al igual que otras briofitas , la generación de gametofitos haploides es dominante y persistente. A diferencia de otros musgos, los gametofitos de larga vida no dependen de los rizoides para ayudar en la absorción de agua. [4]
Las especies de Sphagnum pueden ser unisexuales (masculinas o femeninas, dioicas) o bisexuales (gametos masculinos y femeninos producidos a partir de la misma planta; monoicas ); en América del Norte, el 80% de las especies de Sphagnum son unisexuales. [11]
Los gametofitos tienen una reproducción asexual sustancial por fragmentación , produciendo gran parte del material vivo en las turberas de sphagnum. [12]
Los espermatozoides nadadores fertilizan los óvulos contenidos en los arquegonios que permanecen unidos al gametofito femenino . El esporofito tiene una vida relativamente corta y consiste casi en su totalidad en una cápsula de esporas esférica, verde brillante, que se vuelve negra con las esporas. Los esporofitos se crían en tallos para facilitar la dispersión de las esporas, pero a diferencia de otros musgos, los tallos de Sphagnum son producidos por el gametofito materno. Las esporas haploides tetraédricas se producen en el esporofito por meiosis, que luego se dispersan cuando la cápsula descarga explosivamente su tapa, llamada opérculo , y dispara las esporas a cierta distancia. Las esporas germinan para producir diminutos protonemas , que comienzan como filamentos, pueden volverse taloides y pueden producir algunos rizoides. Poco después, el protonema desarrolla brotes y estos se diferencian en su característico gametofito erecto, frondoso y ramificado con células clorofilosas y células hialinas. [13]
Las alfombras de Sphagnum vivo pueden ser atacadas por varios hongos , y un hongo que también es un hongo , Sphagnurus paluster , produce parches muertos visibles. Cuando este hongo y otros agáricos atacan el protonema , Sphagnum se ve inducido a producir yemas no fotosintéticas que pueden sobrevivir al ataque del hongo y meses después germinar para producir nuevo protonema y gametofitos frondosos. [14]
Al igual que muchos otros musgos , las especies de Sphagnum dispersan esporas a través del viento. Las partes superiores de las cápsulas de esporas están a sólo 1 cm ( 1 ⁄ 2 ") sobre el suelo, y donde el viento es débil. A medida que la cápsula esférica de esporas se seca, el opérculo se desprende, seguido de una nube de esporas. El mecanismo exacto se ha atribuido tradicionalmente a un método de "pistola de pop" que utiliza aire comprimido en la cápsula, alcanzando una velocidad máxima de 3,6 metros (12 pies) por segundo, [15] pero recientemente se han propuesto mecanismos alternativos. [16] La fotografía de alta velocidad ha demostrado que se crean anillos de vórtice durante la descarga, que permiten que las esporas alcancen una altura de 10 a 20 cm (4 a 8 pulgadas), más allá de lo que se esperaría solo con balística. La aceleración de las esporas es de aproximadamente 36.000 g . [17] [18] Las esporas son extremadamente importantes en el establecimiento de nuevas poblaciones en hábitats perturbados y en islas. [19]
Se cree que las actividades humanas como la tala y quema y el pastoreo de ganado promueven el crecimiento y la expansión del musgo Sphagnum. Las islas oceánicas como las Islas Feroe , las Galápagos o las Azores han registrado un aumento significativo en sus poblaciones de Sphagnum después del asentamiento humano. [20] [21]
La turba se puede distinguir de otras especies de musgo por sus singulares racimos de ramas. El color de la planta y del tallo, la forma de las hojas de las ramas y del tallo, y la forma de las células verdes son características que se utilizan para identificar la turba por especie. La taxonomía de Sphagnum ha sido muy controvertida desde principios del siglo XX; la mayoría de las especies requieren una disección microscópica para ser identificadas. En el campo, la mayoría de las especies de Sphagnum se pueden identificar en una de las cuatro secciones principales del género; la clasificación y las descripciones siguen a Andrus 2007 (Flora North America): [11]
La monofilia recíproca de estas secciones y otras dos menores ( Rigida y Squarrosa ) se ha clarificado utilizando la filogenética molecular . [22] Todas las especies excepto dos normalmente identificadas como Sphagnum residen en un clado; otras dos especies se han separado recientemente en nuevas familias dentro de los Sphagnales , lo que refleja una relación ancestral con Ambuchanania , endémica de Tasmania , y una larga distancia filogenética con el resto de Sphagnum . [23] Dentro del clado principal de Sphagnum , la distancia filogenética es relativamente corta, y los métodos de datación molecular sugieren que casi todas las especies actuales de Sphagnum descienden de una radiación que ocurrió hace solo 14 millones de años. [24]
Los musgos Sphagnum se encuentran principalmente en el hemisferio norte, en turberas, bosques de coníferas y zonas húmedas de tundra . Sus poblaciones más septentrionales se encuentran en el archipiélago de Svalbard , en el Ártico noruego , a 81° N. [25]
En el hemisferio sur , las áreas de turba más grandes se encuentran en el sur de Chile y Argentina , parte de la vasta zona de páramos de Magallanes ( alrededor de 44.000 km2; 17.000 millas cuadradas). [26] También se encuentran áreas de turba en Nueva Zelanda y Tasmania . Sin embargo, en el hemisferio sur, los paisajes de turba pueden contener muchas especies de musgo distintas de Sphagnum . También se informa de especies de Sphagnum en "rocas que gotean" en el montañoso subtropical Brasil . [27]
Varios de los humedales más grandes del mundo son pantanos dominados por esfagno , entre ellos las tierras bajas de Siberia occidental, las tierras bajas de la bahía de Hudson y el valle del río Mackenzie. Estas áreas proporcionan hábitat para especies comunes y raras. También almacenan grandes cantidades de carbono, lo que ayuda a reducir el calentamiento global. [28]
Según un artículo escrito en 2013, Estados Unidos obtiene hasta el 80% de la turba de esfagno que utiliza de Canadá. En ese momento, en Canadá, la masa de turbera cosechada cada año era aproximadamente 1/60 de la masa de turba que se acumulaba anualmente. Alrededor del 0,02% de los 1,1 millones de km2 ( 420.000 millas cuadradas) de turbera canadiense se utilizan para la extracción de turba. [29] Se están haciendo algunos esfuerzos para restaurar las turberas después de la extracción de turba, y existe cierto debate sobre si las turberas pueden restaurarse a su condición previa a la extracción y cuánto tiempo lleva el proceso. "El Consejo de Conservación de Humedales de América del Norte estima que las turberas cosechadas pueden restaurarse a 'sistemas ecológicamente equilibrados' en un plazo de cinco a 20 años después de la extracción de turba". Algunos científicos especializados en humedales afirman que "una turbera gestionada se parece poco a una natural. Al igual que las plantaciones forestales, estas turberas tienden a ser monocultivas y carecen de la biodiversidad de una turbera no explotada". [30]
PittMoss, una alternativa a la turba hecha a partir de periódicos reciclados, ha surgido como un sustituto sostenible en los medios de cultivo. [31] La fibra de coco también se ha promocionado como una alternativa sostenible a la turba en los medios de cultivo. [32] Otra alternativa a la turba se fabrica en California a partir de fibra de secuoya cosechada de manera sostenible . Los materiales de poliuretano de celdas semiabiertas disponibles en copos y láminas también se están utilizando como reemplazos del esfagno y se utilizan típicamente en sustratos para paredes verdes y jardines en azoteas. [33]
En la década de 2010, la turba de Sphagnum en Chile comenzó a cosecharse a gran escala para exportarla a países como Japón, Corea del Sur, Taiwán y Estados Unidos. La capacidad de Sphagnum para absorber el exceso de agua y liberarlo durante los meses secos significa que la sobreexplotación puede amenazar el suministro de agua en los fiordos y canales de Chile . [34] La extracción de Sphagnum en Chile está regulada por ley desde el 2 de agosto de 2018. [35] Entre 2018 y 2024, la ley chilena permitió la extracción manual de Sphagnum utilizando solo horcas o herramientas similares como ayuda. [36] En un área de cosecha designada determinada (polígono), al menos el 30% de la cobertura de Sphagnum debía dejarse sin cosechar. [36] Las fibras de Sphagnum cosechadas no debían exceder los 15 cm (5,9 pulgadas) de longitud y el Sphagnum restante después de la cosecha no debía dejarse con una longitud de menos de 5 cm (2,0 pulgadas) sobre el nivel freático. [36] En las regiones de Los Ríos (40°S) y Los Lagos (41–43°S) las mismas parcelas podían cosecharse después de 12 años, mientras que más al sur en Aysén (44–48°S) y Magallanes (49–56°S) debían pasar 85 años antes de que la misma área pudiera cosecharse nuevamente. [36] Según una ley de 2024, la cosecha de Sphagnum solo se puede realizar con planes de manejo de tierras aprobados por el Servicio Agrícola y Ganadero. [37] [38] Algunas organizaciones ambientalistas expresaron su pesar porque el proyecto de ley original presentado en 2018 buscaba establecer una prohibición definitiva de la cosecha. [38] A lo largo del río Rubens en la Región de Magallanes hay algunos campos de cosecha de turba históricamente importantes en turberas de Sphagnum . [39] Se ha descubierto que las turberas de Sphagnum en Chile perturbadas por la extracción de turba albergan varias especies de plantas invasoras , entre ellas Rumex acetosella , Carex canescens , Holcus lanatus y Hieracium pilosella . [39] La recolección de turba en musgos Sphagnum o en cualquier otro lugar está prohibida en Chile desde abril de 2024. [37]
Dejando de lado la cosecha, las turberas donde crece Sphagnum también se han visto amenazadas por el desarrollo de parques eólicos en zonas frías y húmedas como la Cordillera del Piuchén donde se construyó el Parque Eólico San Pedro en la década de 2010. [40] La construcción de cada turbina eólica generalmente implica la eliminación de la vegetación y la alteración del suelo, cambiando de paso también la hidrología local . [40]
Europa tiene una larga historia de explotación de turberas. Los Países Bajos , por ejemplo, alguna vez tuvieron grandes áreas de turberas, tanto pantanos como ciénagas. Entre el año 100 d. C. y el presente, fueron drenadas y convertidas en tierras agrícolas. [8] : Fig. 14.2 Las tierras anchas inglesas tienen pequeños lagos que se originaron como minas de turba. [41] Más del 90% de las turberas en Inglaterra han sido dañadas o destruidas. [42] [43] Un puñado de turberas se ha conservado mediante compras gubernamentales de intereses mineros de turba. [44] Sin embargo, en escalas de tiempo más largas, algunas partes de Inglaterra, Irlanda, Escocia y Gales han visto la expansión de turberas, particularmente turberas de cobertura, en respuesta a la deforestación y el abandono de tierras agrícolas. [8] : Fig. 11.8
Nueva Zelanda , al igual que otras partes del mundo, ha perdido grandes áreas de turberas . Las últimas estimaciones de pérdida de humedales en Nueva Zelanda son del 90% en 150 años. [45] En algunos casos, se tiene más cuidado durante la cosecha de Sphagnum para garantizar que quede suficiente musgo para permitir el rebrote. Se sugiere un ciclo de 8 años, pero algunos sitios requieren un ciclo más largo de 11 a 32 años para la recuperación completa de la biomasa, dependiendo de factores que incluyen si se realiza o no la resiembra, la intensidad de la luz y el nivel freático. [46] Esta "agricultura" se basa en un programa de gestión sostenible aprobado por el Departamento de Conservación de Nueva Zelanda ; asegura la regeneración del musgo, al tiempo que protege la vida silvestre y el medio ambiente. La mayor parte de la cosecha en los pantanos de Nueva Zelanda se realiza solo con horcas sin el uso de maquinaria pesada. Durante el transporte, se utilizan comúnmente helicópteros para transferir el musgo recién cosechado desde el pantano hasta la carretera más cercana. [ cita requerida ]
El musgo sphagnum descompuesto y seco recibe el nombre de turba o musgo de turba. Se utiliza como acondicionador del suelo , que aumenta la capacidad del suelo para retener agua y nutrientes al aumentar las fuerzas capilares y la capacidad de intercambio de cationes , usos que son particularmente útiles en jardinería. Esto suele ser deseable cuando se trabaja con suelos muy arenosos o plantas que necesitan un contenido de humedad mayor o constante para prosperar. A veces se hace una distinción entre el musgo sphagnum, el musgo vivo que crece sobre una turbera, y el "musgo de turba sphagnum" (uso norteamericano) o "turba sphagnum" (uso británico), siendo este último la materia que se descompone lentamente debajo. [47]
El musgo sphagnum seco se utiliza en las regiones del norte del Ártico como material aislante . [ cita requerida ]
Las turberas ácidas anaeróbicas de esfagno tienen bajas tasas de descomposición y, por lo tanto, preservan fragmentos de plantas y polen para permitir la reconstrucción de entornos pasados. [8] Incluso preservan cuerpos humanos durante milenios; ejemplos de estos especímenes preservados son el Hombre de Tollund , la Mujer de Haraldskær , el Hombre de Clonycavan y el Hombre de Lindow . Estas turberas también pueden preservar el cabello y la ropa humanos, uno de los ejemplos más notables es la Niña de Egtved , Dinamarca . Sin embargo, debido a la acidez de la turba, los huesos se disuelven en lugar de preservarse. Estas turberas también se han utilizado para conservar alimentos. [48] Se han encontrado recipientes de mantequilla o manteca de cerdo de hasta 2000 años de antigüedad . [49]
El musgo Sphagnum se ha utilizado durante siglos como apósito para heridas, incluso durante la Primera Guerra Mundial . [4] [50] El artículo del botánico John William Hotson , Sphagnum as a surgical dress (El musgo Sphagnum como apósito quirúrgico) , publicado en Science en 1918, fue fundamental para la aceptación del uso del musgo Sphagnum como apósito médico en lugar del algodón. [51] [52] Las preparaciones que utilizan Sphagnum, como el jabón Sphagnol, se han utilizado para diversas afecciones de la piel, incluido el acné , la tiña y el eczema . El jabón fue utilizado por la Cruz Roja Británica durante ambas guerras mundiales para tratar heridas faciales y llagas en las trincheras. [53]
Debido a que es absorbente y extremadamente ácido, inhibe el crecimiento de bacterias y hongos, por lo que se utiliza para el envío de semillas y plantas vivas. [ cita requerida ]
La turba se utiliza para eliminar el líquido clarificado (efluente) de los tanques sépticos en áreas que carecen de las condiciones adecuadas para los medios de eliminación ordinarios. También se utiliza como una alternativa ecológica al cloro en el saneamiento de piscinas . [54] El musgo inhibe el crecimiento de microbios y reduce la necesidad de cloro en las piscinas. [55]
En Finlandia , las turbas se han utilizado para hacer pan durante las hambrunas . [56]
En China , Japón y Corea , el musgo sphagnum seco de hebras largas se utiliza tradicionalmente como medio de cultivo para las orquídeas Vanda falcata . [57]