Los kelps son grandes algas pardas o algas marinas que forman el orden Laminariales . Hay alrededor de 30 géneros diferentes . [3] A pesar de su apariencia, las algas marinas no son una planta sino un estramenófilo , un grupo que contiene muchos protistas . [4]
El quelpo crece en " bosques submarinos " ( bosques de algas ) en océanos poco profundos. Anteriormente se pensaba que las algas marinas habían aparecido en el Mioceno , hace entre 5 y 23 millones de años, según fósiles de California. [5] Nuevos fósiles de restos de algas marinas de rocas del Oligoceno temprano en el estado de Washington muestran que las algas estaban presentes en el noreste del Océano Pacífico hace al menos 32 millones de años. [6] Los organismos necesitan 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 hasta medio metro por día y, en última instancia, alcanzar de 30 a 80 metros (100 a 260 pies). [7]
Durante el siglo XIX, la palabra "kelp" estuvo estrechamente asociada con algas que podían quemarse para obtener carbonato de sodio (principalmente carbonato de sodio). Las algas utilizadas incluyeron especies de los órdenes Laminariales y Fucales . La palabra "kelp" también se utilizó directamente para referirse a estas cenizas procesadas. [8]
El talo (o cuerpo) consta de estructuras planas o similares a hojas conocidas como láminas que se originan a partir de estructuras alargadas parecidas a tallos, los estípites. Una estructura parecida a una raíz, la sujeción , ancla las algas al sustrato del océano. Las vejigas llenas de gas ( neumatocistos ) se forman en la base de las láminas de las especies americanas, como Nereocystis lueteana (Mert. & Post & Rupr.) [7] para mantener las láminas de algas cerca de la superficie.
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 un desierto de erizos . [9] El ciclo de vida de las algas implica una etapa de esporofito diploide y gametofito haploide. La fase haploide comienza cuando el organismo maduro libera muchas esporas, que luego germinan para convertirse en gametofitos masculinos o femeninos. Luego, la reproducción sexual da como resultado el 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]
Las algas marinas generalmente se consideraban homólogas de las plantas terrestres , [11] pero están relacionadas muy lejanamente con las plantas y han evolucionado estructuras similares a las de las plantas a través de una evolución convergente . [12] Mientras que las plantas tienen hojas, tallos y órganos reproductivos, las algas marinas han desarrollado láminas, estípites y esporangios de forma independiente . 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 antepasados de Laminariales son mucho más jóvenes, 189 Ma. [14] Aunque estos grupos están relacionados lejanamente y son diferentes en edad evolutiva, todavía se pueden hacer comparaciones entre las estructuras de las plantas terrestres y las algas marinas, pero en términos de historia evolutiva, la mayoría de estas similitudes provienen de una 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 el caso de las algas, esta red de transporte utiliza elementos de tamiz (SE) en forma de trompeta. Un estudio de 2015 destinado a evaluar la eficiencia de la anatomía del transporte de algas gigantes ( Macrocystis pyrifera ) examinó 6 especies de laminariales diferentes para ver si tenían relaciones alométricas típicas de 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 algas pardas apenas 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 a un 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 divergen 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 y descubrió que muchos de estos rasgos evolucionaron de manera convergente a lo largo de la filogenia de las algas. Dado que diferentes especies de algas marinas ocupan nichos ambientales ligeramente diferentes, específicamente a lo largo de un gradiente de perturbación de ondas, 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 es que los entornos en los que habitan estas algas tienen un nivel variado de perturbación debido a la marea y las olas que atraen a las algas. A partir de estos resultados, se puede suponer que la partición de nichos a lo largo de los gradientes de perturbación de las olas es un factor clave de divergencia entre algas estrechamente relacionadas. [16]
Debido al hábitat a menudo variado y turbulento en el que habitan las algas, 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 a los ambientes oceánicos, y son los niveles inusualmente altos de homoplasia morfológica entre linajes. De hecho, esto ha dificultado la clasificación de las algas pardas. [17] El quelpo a menudo tiene características morfológicas similares a otras especies dentro de su propia área debido a la rugosidad del régimen de perturbación de las olas, pero puede verse bastante diferente de otros miembros de su propia especie que se encuentran en diferentes regímenes de perturbación de las olas. La plasticidad en las algas marinas implica con mayor frecuencia la morfología de las hojas, como el ancho, la ondulación y el grosor de las hojas. [18] Sólo un ejemplo es el alga gigante Nereocystis luetkeana , que ha evolucionado para cambiar la forma de la hoja con el fin de aumentar la resistencia al agua y la interceptación de la luz cuando se expone a ciertos entornos. Las algas marinas no son las 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 la hoja dependiendo del hábitat. [20] Donde muchas especies solo tienen dos o tres formas de palas diferentes para maximizar la eficiencia en solo dos o tres hábitats. Se descubrió que estas diferentes formas de hojas disminuyen la rotura y aumentan la capacidad de realizar la fotosíntesis . Adaptaciones de las hojas como estas son la forma en que las algas han evolucionado para lograr una estructura eficiente en un ambiente 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 ha sido importante para el éxito de las algas marinas.
Las algas han tenido que adaptar métodos de dispersión que puedan aprovechar con éxito las corrientes oceánicas . La flotabilidad de ciertas estructuras de algas 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 Durvillaea de algas toro incluye seis especies, algunas que tienen flotabilidad adaptada y otras que no. Aquellos 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 flotar más alto hacia la superficie para realizar la fotosíntesis y también ayuda en la dispersión mediante balsas flotantes de algas. [22] Para Macrocystis pyrifera , la adaptación de los neumatocistos y la formación de balsas han hecho que el método de dispersión de la especie sea tan exitoso que se ha descubierto que la inmensa extensión de 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 cierta historia evolutiva de las especies de algas no flotantes. Dado que estas balsas suelen tener autoestopistas de otras especies diversas, proporcionan un mecanismo de dispersión para especies que carecen de flotabilidad. Se ha confirmado recientemente que este mecanismo es la causa de cierta dispersión y de la historia evolutiva de las especies de algas marinas en un estudio realizado con análisis genómico . [24] Los estudios sobre 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 como ingenieros de ecosistemas de los bosques de algas , algunos de los más diversos y dinámicos. ecosistemas en la tierra.
Especies de Laminaria en las Islas Británicas;
Especies de Laminaria en todo el mundo, listado de especies en AlgaeBase : [25]
Otras especies de Laminariales que pueden considerarse algas marinas:
Especies no laminariales que pueden considerarse algas marinas:
Las algas marinas pueden desarrollar bosques densos con alta producción, [27] [28] biodiversidad y función ecológica. A lo largo de la costa noruega, estos bosques cubren 5.800 km 2 , [29] y albergan un gran número de animales. [30] [31] Numerosos animales sésiles (esponjas, briozoos y ascidias) se encuentran en los estípites de las algas y la fauna de invertebrados móviles se encuentra en altas densidades en las algas epífitas en los estípites de las algas y en los soportes de las algas. [32] Más de 100.000 invertebrados móviles por metro cuadrado se encuentran en estípites de algas y en bosques de algas bien desarrollados. [30] Si bien los invertebrados más grandes y en particular los erizos de mar ( Strongylocentrotus droebachiensis ) son importantes consumidores secundarios que controlan grandes áreas de terreno árido en la costa noruega, son escasos dentro de los densos bosques de algas marinas. [33]
Algunos animales llevan el nombre de las algas, ya sea porque habitan el mismo hábitat que las algas o porque se alimentan de algas. Estos incluyen:
La sobrepesca de los ecosistemas costeros conduce a la degradación de los bosques de algas. Los herbívoros se liberan de su regulación poblacional habitual, lo que lleva a un pastoreo excesivo de algas y otras algas. Esto puede dar lugar rápidamente a paisajes áridos donde sólo un pequeño número de especies pueden 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 algunos 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 la población para comprender por qué ciertas algas (como las algas toro ) prosperan en algunas áreas y no en otras. Los vehículos operados a distancia se utilizan en el estudio de los sitios y los datos extraídos se utilizan para conocer qué condiciones son las más adecuadas para la restauración de algas marinas. [37]
Las algas gigantes se pueden cosechar con bastante facilidad debido a su cubierta superficial y su hábito de crecimiento de permanecer en aguas más profundas.
La ceniza de algas es rica en yodo y álcali . Las cenizas de algas marinas se pueden utilizar en grandes cantidades 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 necesitaron alrededor de 23 toneladas de algas para producir 1 tonelada de cenizas de algas. La ceniza de algas estaría compuesta por aproximadamente 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 la ceniza de algas disminuyó drásticamente, las algas siguieron siendo la única fuente comercial de yodo. Para abastecer la nueva industria de la síntesis de yodo, continuó la producción de cenizas de algas 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 extrajo 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 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 como ingrediente en alimentos exóticos para perros y en productos manufacturados. [44] [45] [46] El polvo de alginato también se usa con frecuencia en odontología general y ortodoncia para tomar 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 necesaria ]
Kombu (昆布 en japonés y 海带 en chino, Saccharina japonica y otros), varias especies de algas 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 salada ( tororo konbu ) para arroz y otros platos, como verdura y como ingrediente principal en bocadillos populares (como el tsukudani ). Las láminas transparentes de algas marinas ( oboro konbu ) se utilizan como envoltura decorativa comestible para arroz y otros alimentos. [48]
Kombu se puede utilizar para ablandar los frijoles durante la cocción y para ayudar a convertir los azúcares no digeribles y así reducir las flatulencias. [49]
En Rusia, especialmente en el Lejano Oriente ruso y en los países de la antigua Unión Soviética, varios tipos de algas marinas son de importancia comercial: Saccharina latissima , Laminaria digitata , Saccharina japonica . Conocida localmente como "repollo de mar" (Морская капуста en ruso), se comercializa al por menor seco o congelado, así como enlatado y se utiliza como relleno en diferentes tipos de ensaladas, sopas y pasteles. [50]
Debido a su alta concentración de yodo, las algas pardas ( Laminaria ) se han 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 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, puede utilizarse para reducir la absorción de grasas y, por tanto, la obesidad. [53] Aún no se ha demostrado que las algas marinas en su forma natural tengan tales efectos.
El rico contenido de hierro de las algas marinas puede ayudar a prevenir la deficiencia de hierro. [54]
La producción comercial de algas marinas recolectadas en su hábitat natural se lleva a cabo en Japón desde hace más de un siglo. Muchos países hoy producen y consumen productos de laminaria; el mayor productor es China. Laminaria japonica , importante alga comercial, se introdujo por primera vez en China a finales de la década de 1920 desde Hokkaido, Japón. Sin embargo, la maricultura de esta alga a gran escala comercial no se inició en China hasta la década de 1950. Entre los años 1950 y 1980, la producción de algas marinas en China aumentó de aproximadamente 60 a más de 250.000 toneladas métricas de peso seco al año.
Algunas de las primeras evidencias del uso humano de los recursos marinos, provenientes de sitios de la Edad de Piedra Media en Sudáfrica, incluyen la recolección de alimentos como abulones , lapas y mejillones asociados con hábitats de bosques de algas.
En 2007, Erlandson et al. sugirió 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 América. Esta "hipótesis de la autopista de algas" sugirió que los bosques de algas altamente productivos sustentaban redes alimentarias marinas ricas y diversas en aguas cercanas a la costa, incluidos muchos tipos de peces, mariscos, aves, mamíferos marinos y algas que eran similares desde Japón hasta California, Erlandson y sus colegas. También argumentó que los bosques costeros de algas marinas reducían la energía de las olas y proporcionaban un corredor de dispersión lineal completamente al 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 aproximadamente 12.000 años.
Durante las Liquidaciones de las Tierras Altas , muchos montañeses escoceses fueron trasladados a áreas de propiedades conocidas como crofts y se dedicaron a industrias como la pesca y el kelping (que produce carbonato de sodio a partir de las cenizas de las algas marinas). Al menos hasta la década de 1840, cuando se produjeron 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 agricultores. La recolección y procesamiento de algas marinas 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 propietarios comenzaron a subdividir sus tierras para pequeños inquilinos de algas, que ahora podían pagar alquileres más altos que sus homólogos caballeros. [55] Pero el colapso económico de la industria de las algas marinas en el norte de Escocia durante la década de 1820 provocó una mayor emigración, especialmente a América del Norte . [ cita necesaria ]
Los nativos de las Islas Malvinas a veces reciben el sobrenombre de " Kelpers ". [56] [57] Esta designación la aplican principalmente los forasteros y no los propios nativos .
En la jerga china , "kelp" ( chino simplificado :海带; chino tradicional :海帶; pinyin : hǎi dài ), se utiliza para describir a un retornado desempleado. [ se necesita aclaración ] Tiene connotaciones negativas, lo que implica que la persona está a la deriva sin rumbo fijo, y también es una expresión homofónica (chino:海待; pinyin: hǎidài , literalmente "mar esperando"). Esta expresión se 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").