Algas

Algas (singular alga) es un término informal para un grupo grande y diverso de organismos eucariotas fotosintéticos. Es una agrupación polifilética que incluye especies de múltiples clados distintos. Los organismos incluidos van desde microalgas unicelulares, como Chlorella, Protothecay las diatomeas, a formas multicelulares, como las algas marinas gigantes, una gran alga marrón que puede crecer hasta 50 metros (160 pies) de largo. La mayoría son acuáticos y autótrofos (generan alimentos internamente) y carecen de muchos de los distintos tipos de células y tejidos, como estomas, xilema y floema que se encuentran en las plantas terrestres. Las algas marinas más grandes y complejas se denominan algas marinas, mientras que las formas de agua dulce más complejas son las Charophyta, una división de algas verdes que incluye, por ejemplo, Spirogyra y stoneworts.

Generalmente no se acepta ninguna definición de algas. Una definición es que las algas "tienen clorofila como su principal pigmento fotosintético y carecen de una cubierta estéril de células alrededor de sus células reproductivas". Del mismo modo, la Prototheca incolora debajo de Chlorophyta está desprovista de clorofila. Aunque las cianobacterias a menudo se denominan "algas verdeazuladas", la mayoría de las autoridades excluyen a todas las procariotas de la definición de algas.

Las algas constituyen un grupo polifilético ya que no incluyen un ancestro común, y aunque sus plástidos parecen tener un mismo origen, a partir de las cianobacterias, fueron adquiridos de diferentes formas. Las algas verdes son ejemplos de algas que tienen cloroplastos primarios derivados de cianobacterias endosimbióticas. Las diatomeas y las algas pardas son ejemplos de algas con cloroplastos secundarios derivados de un alga roja endosimbiótica. Las algas exhiben una amplia gama de estrategias reproductivas, desde la simple división celular asexual hasta formas complejas de reproducción sexual.

Las algas carecen de las diversas estructuras que caracterizan a las plantas terrestres, como los fílidos (estructuras similares a hojas) de las briófitas, los rizoides de las plantas no vasculares y las raíces, hojas y otros órganos que se encuentran en las traqueofitas (plantas vasculares). La mayoría son fototróficos, aunque algunos son mixotróficos y obtienen energía tanto de la fotosíntesis como de la absorción de carbono orgánico, ya sea por osmotrofia, mizotrofia o fagotrofia. Algunas especies unicelulares de algas verdes, muchas algas doradas, euglénidos, dinoflagelados y otras algas se han vuelto heterótrofas (también llamadas algas incoloras o apocloróticas), a veces parásitas, dependiendo completamente de fuentes de energía externas y tienen un aparato fotosintético limitado o nulo.Algunos otros organismos heterótrofos, como los apicomplejos, también se derivan de células cuyos ancestros poseían plástidos, pero que tradicionalmente no se consideran algas. Las algas tienen una maquinaria fotosintética derivada en última instancia de las cianobacterias que producen oxígeno como subproducto de la fotosíntesis, a diferencia de otras bacterias fotosintéticas como las bacterias del azufre púrpura y verde. Las algas filamentosas fosilizadas de la cuenca de Vindhya datan de hace 1.600 a 1.700 millones de años.

Debido a la amplia gama de tipos de algas, tienen cada vez más diferentes aplicaciones industriales y tradicionales en la sociedad humana. Las prácticas tradicionales de cultivo de algas marinas han existido durante miles de años y tienen fuertes tradiciones en las culturas alimentarias de Asia oriental. Las aplicaciones de cultivo de algas más modernas amplían las tradiciones alimentarias para otras aplicaciones que incluyen la alimentación del ganado, el uso de algas para la biorremediación o el control de la contaminación, la transformación de la luz solar en combustibles de algas u otros productos químicos utilizados en procesos industriales y en aplicaciones médicas y científicas. Una revisión de 2020 encontró que estas aplicaciones de algas podrían desempeñar un papel importante en el secuestro de carbono para mitigar el cambio climático y proporcionar productos valiosos de valor agregado para las economías globales.

Etimología y estudio

El singular alga es la palabra latina para 'algas marinas' y conserva ese significado en inglés. La etimología es oscura. Aunque algunos especulan que está relacionado con el latín algēre, 'tener frío', no se conoce ninguna razón para asociar las algas con la temperatura. Una fuente más probable es alliga, 'atar, entrelazar'.

La palabra griega antigua para 'algas marinas' era φῦκος ( phŷkos ), que podría significar las algas marinas (probablemente algas rojas) o un tinte rojo derivado de ellas. La latinización, fūcus, significaba principalmente el colorete cosmético. La etimología es incierta, pero un fuerte candidato ha sido durante mucho tiempo alguna palabra relacionada con la bíblica פוך ( pūk ), 'pintura' (si no esa palabra en sí), una sombra de ojos cosmética utilizada por los antiguos egipcios y otros habitantes del este. Mediterráneo. Puede ser de cualquier color: negro, rojo, verde o azul.

En consecuencia, el estudio moderno de las algas marinas y de agua dulce se denomina ficología o algología, según se utilice la raíz griega o latina. El nombre fucus aparece en varios taxones.

Clasificaciones

El comité del Código Internacional de Nomenclatura Botánica ha recomendado ciertos sufijos para su uso en la clasificación de algas. Estos son -phyta para división, -phyceae para clase, -phycideae para subclase, -ales para orden, -inales para suborden, -aceae para familia, -oidease para subfamilia, un nombre basado en griego para género y un nombre basado en latín. nombre para la especie.

Características de las algas básicas para la clasificación primaria

La clasificación primaria de las algas se basa en ciertas características morfológicas. Los principales son (a) la constitución del pigmento de la célula, (b) la naturaleza química de los alimentos almacenados, (c) el tipo, el número, el punto de inserción y la longitud relativa de los flagelos en la célula móvil, (d) la composición química. de la pared celular y (e) presencia o ausencia de un núcleo definitivamente organizado en la célula o cualquier otro detalle significativo de la estructura celular.

Historia de la clasificación de las algas.

Aunque Carolus Linnaeus (1754) incluyó algas junto con líquenes en su Cryptogamia de clase 25, no dio más detalles sobre la clasificación de las algas.

Jean Pierre Étienne Vaucher (1803) fue quizás el primero en proponer un sistema de clasificación de algas, y reconoció tres grupos, Conferves, Ulves y Tremelles. Mientras que Johann Heinrich Friedrich Link (1820) clasificó las algas sobre la base del color del pigmento y la estructura, William Henry Harvey (1836) propuso un sistema de clasificación sobre la base del hábitat y el pigmento. JG Agardh (1849–1898) dividió las algas en seis órdenes: Diatomaceae, Nostochineae, Confervoideae, Ulvaceae, Floriadeae y Fucoideae. Alrededor de 1880, las algas junto con los hongos se agruparon bajo Thallophyta, una división creada por Eichler (1836). Alentados por esto, Adolf Engler y Karl AE Prantl (1912) propusieron un esquema revisado de clasificación de algas e incluyeron hongos en las algas, ya que opinaban que los hongos se derivaban de las algas.

1. Esquizofita
2. Fitosarcodina
3. flagelada
4. dinoflagelado
5. Bacillariophyta
6. Conjugadas
7. clorofíceas
8. Charophyta
9. feofíceas
10. Rhodophyceae
11. Eumycetes (Hongos)

Las algas contienen cloroplastos que son similares en estructura a las cianobacterias. Los cloroplastos contienen ADN circular como el de las cianobacterias y se interpreta que representan cianobacterias endosimbióticas reducidas. Sin embargo, el origen exacto de los cloroplastos es diferente entre distintos linajes de algas, lo que refleja su adquisición durante diferentes eventos endosimbióticos. La siguiente tabla describe la composición de los tres grupos principales de algas. Sus relaciones de linaje se muestran en la figura en la parte superior derecha. Muchos de estos grupos contienen algunos miembros que ya no son fotosintéticos. Algunos conservan plástidos, pero no cloroplastos, mientras que otros los han perdido por completo.

Filogenia basada en plástidos, no en genealogía nucleocitoplasmática:

	cianobacterias
	glaucofitas  rodoplastos rodófitas  heterocontos   criptófitos  haptofitos   cloroplastos euglenofitas    clorofitas   Carófitos  Plantas terrestres (Embryophyta)    Cloraracniofitos

Afiliación a supergrupo	Miembros	endosimbionte	Resumen
Primoplantae/ Archaeplastida	clorofitarodofitaglaucofita	cianobacterias	Estas algas tienen cloroplastos "primarios", es decir, los cloroplastos están rodeados por dos membranas y probablemente se desarrollaron a través de un solo evento endosimbiótico. Los cloroplastos de las algas rojas tienen clorofilas ayc ( a menudo) y ficobilinas, mientras que los de las algas verdes tienen cloroplastos con clorofila ayb sin ficobilinas. Las plantas terrestres están pigmentadas de manera similar a las algas verdes y probablemente se desarrollaron a partir de ellas, por lo que Chlorophyta es un taxón hermano de las plantas; a veces, Chlorophyta, Charophyta y plantas terrestres se agrupan como Viridiplantae.
Excavata y Rhizaria	Cloraracniofitoseuglénidas	Alga verde	Estos grupos tienen cloroplastos verdes que contienen clorofilas ayb. Sus cloroplastos están rodeados por cuatro y tres membranas, respectivamente, y probablemente fueron retenidos por las algas verdes ingeridas.Las clorarachniofitas, que pertenecen al filo Cercozoa, contienen un pequeño nucleomorfo, que es un relicto del núcleo de las algas.Los euglénidos, que pertenecen al filo Euglenozoa, viven principalmente en agua dulce y tienen cloroplastos con solo tres membranas. Las algas verdes endosimbióticas pueden haberse adquirido a través de micocitosis en lugar de fagocitosis.
Halvaria y Hacrobia	heterocontosdinoflageladoshaptofitacriptomonas	alga roja	Estos grupos tienen cloroplastos que contienen clorofilas ayc y ficobilinas. La forma varía de una planta a otra; pueden ser discoides, en forma de placa, reticulados, en forma de copa, en espiral o en forma de cinta. Poseen uno o más pirenoides para conservar proteínas y almidón. El último tipo de clorofila no se conoce de ningún procariota o cloroplasto primario, pero las similitudes genéticas con las algas rojas sugieren una relación allí.En los primeros tres de estos grupos (Chromista), el cloroplasto tiene cuatro membranas, conservando un nucleomorfo en las criptomonas, y es probable que compartan un ancestro pigmentado común, aunque otra evidencia arroja dudas sobre si los heterocontos, las haptofitas y las criptomonas son de hecho más estrechamente relacionados entre sí que con otros grupos.El cloroplasto de dinoflagelado típico tiene tres membranas, pero existe una diversidad considerable en los cloroplastos dentro del grupo, y aparentemente ocurrieron varios eventos endosimbióticos. Los Apicomplexa, un grupo de parásitos estrechamente relacionados, también tienen plástidos llamados apicoplastos, que no son fotosintéticos, pero parecen tener un origen común con los cloroplastos de dinoflagelados.

Linnaeus, en Species Plantarum (1753), punto de partida de la nomenclatura botánica moderna, reconoció 14 géneros de algas, de los cuales solo cuatro se consideran actualmente entre las algas. En Systema Naturae, Linnaeus describió los géneros Volvox y Corallina, y una especie de Acetabularia (como Madrepora ), entre los animales.

En 1768, Samuel Gottlieb Gmelin (1744-1774) publicó Historia Fucorum, el primer trabajo dedicado a las algas marinas y el primer libro sobre biología marina en utilizar la entonces nueva nomenclatura binomial de Linneo. Incluía elaboradas ilustraciones de algas y algas marinas en hojas plegadas.

WH Harvey (1811–1866) y Lamouroux (1813) fueron los primeros en dividir las algas macroscópicas en cuatro divisiones según su pigmentación. Este es el primer uso de un criterio bioquímico en la sistemática de plantas. Las cuatro divisiones de Harvey son: algas rojas (Rhodospermae), algas pardas (Melanospermae), algas verdes (Chlorospermae) y Diatomaceae.

En ese momento, las algas microscópicas fueron descubiertas e informadas por un grupo diferente de trabajadores (p. ej., OF Müller y Ehrenberg) que estudiaban los Infusoria (organismos microscópicos). A diferencia de las macroalgas, que claramente se veían como plantas, las microalgas se consideraban con frecuencia animales porque a menudo son móviles. Incluso las microalgas inmóviles (cocoides) a veces se consideraban simplemente etapas del ciclo de vida de plantas, macroalgas o animales.

Aunque se utiliza como categoría taxonómica en algunas clasificaciones predarwinianas, por ejemplo, Linnaeus (1753), de Jussieu (1789), Horaninow (1843), Agassiz (1859), Wilson & Cassin (1864), en otras clasificaciones, las "algas son vistos como un grupo polifilético artificial.

A lo largo del siglo XX, la mayoría de las clasificaciones trataron los siguientes grupos como divisiones o clases de algas: cianofitas, rodófitas, crisófitas, xantofitas, bacilariofitas, feofitas, pirrofitas (criptófitas y dinófitas), euglenófitas y clorofitas. Posteriormente, se descubrieron muchos grupos nuevos (p. ej., Bolidophyceae), y otros se separaron de grupos más antiguos: carófitas y glaucofitas (de las clorofitas), muchas heterocontofitas (p. ej., sinurofitas de las crisófitas o eustigmatófitas de las xantofitas), haptófitas (de las crisófitas), y clorarachniofitas (de xantofitas).

Con el abandono de la clasificación dicotómica planta-animal, la mayoría de los grupos de algas (a veces todos) fueron incluidos en Protista, más tarde también abandonados a favor de Eukaryota. Sin embargo, como legado del antiguo esquema de vida vegetal, algunos grupos que también fueron tratados como protozoos en el pasado todavía tienen clasificaciones duplicadas (ver protistas ambireinales).

Algunas algas parásitas (p. ej., las algas verdes Prototheca y Helicosporidium, parásitos de los metazoos, o Cephaleuros, parásitos de las plantas) se clasificaron originalmente como hongos, esporozoos o protistas de incertae sedis, mientras que otras (p. ej., las algas verdes Phyllosiphon y Rhodochytrium, parásitos de las plantas, o las algas rojas Pterocladiophila y Gelidiocolax mammillatus, parásitos de otras algas rojas, o los dinoflagelados Oodinium, parásitos de los peces) se conjeturó tempranamente su relación con las algas. En otros casos, algunos grupos se caracterizaron originalmente como algas parásitas (por ejemplo,Chlorochytrium ), pero luego fueron vistas como algas endófitas. Algunas bacterias filamentosas (p. ej., Beggiatoa ) se vieron originalmente como algas. Además, grupos como los apicomplejos también son parásitos derivados de ancestros que poseían plástidos, pero no están incluidos en ningún grupo tradicionalmente visto como algas.

Relación con las plantas terrestres

Las primeras plantas terrestres probablemente evolucionaron a partir de algas carófitas de agua dulce poco profundas, muy parecidas a Chara, hace casi 500 millones de años. Estos probablemente tenían una alternancia isomórfica de generaciones y probablemente eran filamentosos. Los fósiles de esporas de plantas terrestres aisladas sugieren que las plantas terrestres pueden haber existido hace 475 millones de años.

Morfología

Se exhibe una variedad de morfologías de algas y es común la convergencia de características en grupos no relacionados. Los únicos grupos que exhiben talos multicelulares tridimensionales son los rojos y marrones, y algunas clorofitas. El crecimiento apical está restringido a subconjuntos de estos grupos: los rojos florideofitos, varios marrones y los carófitos. La forma de los carófitos es bastante diferente de la de los rojos y marrones, porque tienen nudos distintos, separados por 'tallos' entrenudos; verticilos de ramas que recuerdan a las colas de caballo se producen en los nodos. Los conceptáculos son otro rasgo polifilético; aparecen en las algas coralinas y las Hildenbrandiales, así como en las pardas.

La mayoría de las algas más simples son flageladas unicelulares o ameboides, pero las formas coloniales e inmóviles se han desarrollado de forma independiente entre varios de los grupos. Algunos de los niveles organizacionales más comunes, más de uno de los cuales pueden ocurrir en el ciclo de vida de una especie, son

• Colonial: pequeños grupos regulares de células móviles.
• Capsoide: células inmóviles individuales incrustadas en mucílago
• Cocoides: células individuales no móviles con paredes celulares
• Palmeloide: células inmóviles incrustadas en mucílago.
• Filamentoso: una cadena de células inmóviles conectadas entre sí, a veces ramificadas.
• Parenquimatoso: células que forman un talo con diferenciación parcial de tejidos

En tres líneas se han alcanzado niveles de organización aún más altos, con diferenciación tisular completa. Estas son las algas pardas, algunas de las cuales pueden alcanzar los 50 m de longitud (kelps), las algas rojas y las algas verdes. Las formas más complejas se encuentran entre las algas carófitas (ver Charales y Charophyta), en un linaje que finalmente condujo a las plantas terrestres superiores. La innovación que define a estas plantas sin algas es la presencia de órganos reproductores femeninos con capas de células protectoras que protegen el cigoto y el embrión en desarrollo. Por lo tanto, las plantas terrestres se denominan embriofitas.

Céspedes

El término césped de algas se usa comúnmente pero está mal definido. Los céspedes de algas son lechos de algas gruesas, similares a alfombras, que retienen sedimentos y compiten con especies fundamentales como corales y algas marinas, y por lo general tienen menos de 15 cm de altura. Tal césped puede consistir en una o más especies, y generalmente cubrirá un área del orden de un metro cuadrado o más. Se enumeran algunas características comunes:

• Las algas que forman agregaciones que se han descrito como céspedes incluyen diatomeas, cianobacterias, clorofitas, feofitas y rodófitas. Los céspedes a menudo se componen de numerosas especies en una amplia gama de escalas espaciales, pero con frecuencia se informan céspedes monoespecíficos.
• Los céspedes pueden ser morfológicamente muy variables en escalas geográficas e incluso dentro de especies en escalas locales y pueden ser difíciles de identificar en términos de las especies constituyentes.
• Los céspedes se han definido como algas cortas, pero esto se ha utilizado para describir rangos de altura de menos de 0,5 cm a más de 10 cm. En algunas regiones, las descripciones se acercaron a alturas que podrían describirse como copas (20 a 30 cm).

Fisiología

Muchas algas, particularmente miembros de la especie Characeae, han servido como organismos experimentales modelo para comprender los mecanismos de la permeabilidad al agua de las membranas, la osmorregulación, la regulación de la turgencia, la tolerancia a la sal, la transmisión citoplasmática y la generación de potenciales de acción.

Las fitohormonas se encuentran no solo en las plantas superiores, sino también en las algas.

Algas simbióticas

Algunas especies de algas forman relaciones simbióticas con otros organismos. En estas simbiosis, las algas suministran fotosintatos (sustancias orgánicas) al organismo huésped brindando protección a las células de las algas. El organismo huésped obtiene parte o la totalidad de sus necesidades energéticas de las algas. Los ejemplos son:

Líquenes

Los líquenes están definidos por la Asociación Internacional de Liquenología como "una asociación de un hongo y un simbionte fotosintético que da como resultado un cuerpo vegetativo estable que tiene una estructura específica". Los hongos, o micobiontes, provienen principalmente de Ascomycota y unos pocos de Basidiomycota. En la naturaleza no se encuentran separadas de los líquenes. Se desconoce cuándo comenzaron a asociarse. Un micobionte se asocia con la misma especie de ficobionte, rara vez dos, de las algas verdes, excepto que, alternativamente, el micobionte puede asociarse con una especie de cianobacteria (por lo tanto, "fotobionte" es el término más preciso). Un fotobionte puede estar asociado con muchos micobiontes diferentes o puede vivir de forma independiente; en consecuencia, los líquenes se nombran y clasifican como especies de hongos.La asociación se denomina morfogénesis porque el liquen tiene una forma y capacidades que no poseen las especies simbiontes solas (pueden aislarse experimentalmente). El fotobionte posiblemente desencadena genes latentes en el micobionte.

Trentepohlia es un ejemplo de un género de alga verde común en todo el mundo que puede crecer por sí solo o ser liquenizado. Por lo tanto, los líquenes comparten parte del hábitat y, a menudo, una apariencia similar con especies especializadas de algas ( aerófitas ) que crecen en superficies expuestas, como troncos de árboles y rocas, y que a veces las decoloran.

Los arrecifes de coral

Los arrecifes de coral se acumulan a partir de exoesqueletos calcáreos de invertebrados marinos del orden Scleractinia (corales pétreos). Estos animales metabolizan el azúcar y el oxígeno para obtener energía para sus procesos de formación de células, incluida la secreción del exoesqueleto, con agua y dióxido de carbono como subproductos. Los dinoflagelados (protistas de algas) a menudo son endosimbiontes en las células de los invertebrados marinos que forman corales, donde aceleran el metabolismo de la célula huésped al generar azúcar y oxígeno inmediatamente disponibles a través de la fotosíntesis utilizando la luz incidente y el dióxido de carbono producido por el huésped. Los corales pétreos formadores de arrecifes (corales hermatípicos) requieren algas endosimbióticas del género Symbiodinium para estar en condiciones saludables. La pérdida de Symbiodiniumdel huésped se conoce como blanqueamiento de coral, una condición que conduce al deterioro de un arrecife.

Esponjas de mar

Las algas verdes endosimbiontes viven cerca de la superficie de algunas esponjas, por ejemplo, las esponjas migajas de pan ( Halichondria panicea ). El alga está así protegida de los depredadores; la esponja recibe oxígeno y azúcares que pueden representar del 50 al 80% del crecimiento de la esponja en algunas especies.

Ciclo vital

Rhodophyta, Chlorophyta y Heterokontophyta, las tres principales divisiones de algas, tienen ciclos de vida que muestran una variación y complejidad considerables. En general, existe una fase asexual en la que las células de las algas son diploides, una fase sexual en la que las células son haploides, seguida de la fusión de los gametos masculino y femenino. La reproducción asexual permite aumentos de población eficientes, pero es posible una menor variación. Comúnmente, en la reproducción sexual de algas unicelulares y coloniales, dos gametos haploides especializados, sexualmente compatibles, hacen contacto físico y se fusionan para formar un cigoto. Para asegurar un apareamiento exitoso, el desarrollo y liberación de gametos está altamente sincronizado y regulado; las feromonas pueden jugar un papel clave en estos procesos.La reproducción sexual permite una mayor variación y brinda el beneficio de una reparación recombinacional eficiente de los daños en el ADN durante la meiosis, una etapa clave del ciclo sexual. Sin embargo, la reproducción sexual es más costosa que la reproducción asexual. Se ha demostrado que la meiosis ocurre en muchas especies diferentes de algas.

Números

La Colección de Algas del Herbario Nacional de EE. UU. (ubicado en el Museo Nacional de Historia Natural) consta de aproximadamente 320.500 especímenes secos, lo que, aunque no es exhaustivo (no existe una colección exhaustiva), da una idea del orden de magnitud del número de algas. especie (ese número sigue siendo desconocido). Las estimaciones varían ampliamente. Por ejemplo, según un libro de texto estándar, en las Islas Británicas, el Informe del Grupo Directivo de Biodiversidad del Reino Unido estimó que hay 20 000 especies de algas en el Reino Unido. Otra lista de verificación informa solo alrededor de 5,000 especies. En cuanto a la diferencia de unas 15.000 especies, el texto concluye: "Se requerirán muchos estudios de campo detallados antes de que sea posible proporcionar una estimación fiable del número total de especies..."

Se han realizado estimaciones regionales y grupales, así como:

• 5000–5500 especies de algas rojas en todo el mundo
• "unos 1.300 en los mares de Australia"
• 400 especies de algas para la costa occidental de Sudáfrica y 212 especies de la costa de KwaZulu-Natal. Algunos de estos son duplicados, ya que el área de distribución se extiende a lo largo de ambas costas, y el total registrado es probablemente de unas 500 especies. La mayoría de estos se enumeran en la Lista de algas marinas de Sudáfrica. Estos excluyen el fitoplancton y los coralinos crustosos.
• 669 especies marinas de California (EE. UU.)
• 642 en la lista de verificación de Gran Bretaña e Irlanda

y así sucesivamente, pero carentes de cualquier base científica o fuentes confiables, estos números no tienen más credibilidad que los británicos mencionados anteriormente. La mayoría de las estimaciones también omiten las algas microscópicas, como el fitoplancton.

La estimación más reciente sugiere 72.500 especies de algas en todo el mundo.

Distribución

La distribución de las especies de algas se ha estudiado bastante bien desde la fundación de la fitogeografía a mediados del siglo XIX. Las algas se propagan principalmente por la dispersión de esporas de manera análoga a la dispersión de Plantae por semillas y esporas. Esta dispersión se puede lograr por aire, agua u otros organismos. Debido a esto, las esporas se pueden encontrar en una variedad de ambientes: agua dulce y marina, aire, suelo y dentro o sobre otros organismos. El hecho de que una espora se convierta en un organismo depende de la combinación de las especies y las condiciones ambientales donde aterriza la espora.

Las esporas de las algas de agua dulce se dispersan principalmente por el agua corriente y el viento, así como por los portadores vivos. Sin embargo, no todos los cuerpos de agua pueden transportar todas las especies de algas, ya que la composición química de ciertos cuerpos de agua limita las algas que pueden sobrevivir dentro de ellos. Las esporas marinas a menudo se propagan por las corrientes oceánicas. El agua del océano presenta muchos hábitats muy diferentes en función de la temperatura y la disponibilidad de nutrientes, lo que da como resultado zonas, regiones y provincias fitogeográficas.

Hasta cierto punto, la distribución de las algas está sujeta a discontinuidades florísticas causadas por características geográficas, como la Antártida, grandes distancias oceánicas o masas de tierra en general. Por lo tanto, es posible identificar especies que ocurren por localidad, como "algas del Pacífico" o "algas del Mar del Norte". Cuando ocurren fuera de sus localidades, generalmente es posible suponer un mecanismo de transporte, como los cascos de los barcos. Por ejemplo, Ulva reticulata y U. fasciata viajaron del continente a Hawái de esta manera.

El mapeo es posible solo para especies seleccionadas: "hay muchos ejemplos válidos de patrones de distribución confinados". Por ejemplo, Clathromorphum es un género ártico y no está mapeado muy al sur de allí. Sin embargo, los científicos consideran que los datos generales son insuficientes debido a las "dificultades de realizar tales estudios".

Ecología

Las algas son prominentes en cuerpos de agua, comunes en ambientes terrestres y se encuentran en ambientes inusuales, como en la nieve y el hielo. Las algas marinas crecen principalmente en aguas marinas poco profundas, por debajo de los 100 m (330 pies) de profundidad; sin embargo, algunos como Navicula pennata se han registrado a una profundidad de 360 ​​m (1180 pies). Un tipo de alga, Ancylonema nordenskioeldii, se encontró en Groenlandia en áreas conocidas como la "Zona Oscura", lo que provocó un aumento en la tasa de fusión de la capa de hielo. Las mismas algas se encontraron en los Alpes italianos, después de que apareciera hielo rosa en partes del glaciar Presena.

Los diversos tipos de algas juegan un papel importante en la ecología acuática. Las formas microscópicas que viven suspendidas en la columna de agua (fitoplancton) proporcionan la base alimenticia para la mayoría de las cadenas alimentarias marinas. En densidades muy altas (proliferaciones de algas), estas algas pueden decolorar el agua y superar, envenenar o asfixiar a otras formas de vida.

Las algas se pueden utilizar como organismos indicadores para monitorear la contaminación en varios sistemas acuáticos. En muchos casos, el metabolismo de las algas es sensible a varios contaminantes. Debido a esto, la composición de especies de las poblaciones de algas puede cambiar en presencia de contaminantes químicos. Para detectar estos cambios, se pueden tomar muestras de algas del medio ambiente y mantenerlas en laboratorios con relativa facilidad.

En función de su hábitat, las algas se pueden clasificar en: acuáticas (planctónicas, bentónicas, marinas, de agua dulce, lénticas, lóticas), terrestres, aéreas (subaéreas), litofíticas, halófitas (o eurihalinas), psammonas, termófilas, criofílicas, epibiontes (epífito, epizoico), endosimbionte (endofítico, endozoico), parasitario, calcifilico o liquenico (ficobionte).

Asociaciones culturales

En chino clásico, la palabra藻se usa tanto para "algas" como (en la modesta tradición de los eruditos imperiales) para "talento literario". La tercera isla en el lago Kunming al lado del Palacio de Verano en Beijing se conoce como Zaojian Tang Dao, que significa simultáneamente "Isla de la sala de observación de algas" e "Isla de la sala para reflexionar sobre el talento literario".

Cultivo

La algacultura es una forma de acuicultura que involucra el cultivo de especies de algas.

La mayoría de las algas que se cultivan intencionalmente entran en la categoría de microalgas (también conocidas como fitoplancton, microfitas o algas planctónicas). Las macroalgas, comúnmente conocidas como algas marinas, también tienen muchos usos comerciales e industriales, pero debido a su tamaño y a los requisitos específicos del entorno en el que necesitan crecer, no se prestan tan fácilmente al cultivo (esto puede cambiar, sin embargo, con la llegada de los cultivadores de algas más nuevos, que son básicamente depuradores de algas que utilizan burbujas de aire que fluyen hacia arriba en pequeños recipientes).

El cultivo comercial e industrial de algas tiene numerosos usos, incluida la producción de ingredientes alimentarios como ácidos grasos omega-3 o colorantes y colorantes alimentarios naturales, alimentos, fertilizantes, bioplásticos, materias primas químicas (materia prima), productos farmacéuticos y combustible de algas, y también puede utilizarse como medio de control de la contaminación.La producción mundial de plantas acuáticas cultivadas, dominada abrumadoramente por las algas marinas, aumentó en volumen de producción de 13,5 millones de toneladas en 1995 a poco más de 30 millones de toneladas en 2016.

Cultivo de algas

El cultivo de algas marinas (ugbo mmiri) o cultivo de algas marinas es la práctica de cultivar y cosechar algas marinas. En su forma más simple, consiste en la gestión de lotes encontrados naturalmente. En su forma más avanzada, consiste en controlar completamente el ciclo de vida de las algas.

Los siete taxones de algas marinas más cultivados son Eucheuma spp., Kappaphycus alvarezii, Gracilaria spp., Saccharina japonica, Undaria pinnatifida, Pyropia spp. y Sargassum fusiforme. Eucheuma y K. alvarezii se cultivan para obtener carragenina (un agente gelificante); Gracilaria se cultiva para agar; mientras que el resto se cultivan para la alimentación. Los principales países productores de algas marinas son China, Indonesia y Filipinas. Otros productores notables incluyen Corea del Sur, Corea del Norte, Japón, Malasia y Zanzíbar (Tanzania).El cultivo de algas marinas se ha desarrollado con frecuencia como una alternativa para mejorar las condiciones económicas y reducir la presión pesquera y las pesquerías sobreexplotadas.La producción mundial de plantas acuáticas cultivadas, dominada abrumadoramente por las algas marinas, aumentó en volumen de producción de 13,5 millones de toneladas en 1995 a poco más de 30 millones de toneladas en 2016. A partir de 2014, las algas marinas representaron el 27 % de toda la acuicultura marina. El cultivo de algas marinas es un cultivo negativo en carbono, con un alto potencial para la mitigación del cambio climático. El Informe especial del IPCC sobre el océano y la criosfera en un clima cambiante recomienda "más atención a la investigación" como táctica de mitigación.

Biorreactores

Un biorreactor de algas se utiliza para cultivar micro o macro algas. Las algas pueden cultivarse con fines de producción de biomasa (como en un cultivador de algas marinas), tratamiento de aguas residuales, fijación de CO2 _o filtración de acuarios/estanques en forma de depurador de algas. Los biorreactores de algas varían mucho en diseño y se dividen en dos categorías: reactores abiertos y reactores cerrados. Los reactores abiertos están expuestos a la atmósfera, mientras que los reactores cerrados, también llamados comúnmente fotobiorreactores, están aislados de la atmósfera en mayor o menor grado. En concreto, los biorreactores de algas se pueden utilizar para producir combustibles como el biodiésel y el bioetanol, para generar piensos para animales o para reducir contaminantes como el NO _x y el CO ₂en los gases de combustión de las centrales eléctricas. Fundamentalmente, este tipo de biorreactor se basa en la reacción fotosintética que realizan las propias algas que contienen clorofila utilizando dióxido de carbono disuelto y energía solar. El dióxido de carbono se dispersa en el fluido del reactor para hacerlo accesible a las algas. El biorreactor tiene que estar hecho de material transparente.

Las algas son organismos fotoautótrofos que realizan la fotosíntesis oxigénica.

La ecuación de la fotosíntesis:{displaystyle {begin{matrix}mathrm {6;CO_{2}+6;H_{2}Oquad longrightarrow ;C_{6}H_{12}O_{6}+6; O_{2}} qquad Delta H^{0}=+2870 {frac {mathrm {kJ} }{mathrm {mol} }}end{matriz}}}

Usos

Agar

El agar, una sustancia gelatinosa derivada de las algas rojas, tiene varios usos comerciales. Es un buen medio para cultivar bacterias y hongos, ya que la mayoría de los microorganismos no pueden digerir el agar.

Alginatos

El ácido algínico, o alginato, se extrae de las algas pardas. Sus usos van desde agentes gelificantes en alimentos hasta apósitos médicos. El ácido algínico también se ha utilizado en el campo de la biotecnología como medio biocompatible para la encapsulación celular y la inmovilización celular. La cocina molecular también es usuaria de la sustancia por sus propiedades gelificantes, por lo que se convierte en un vehículo de entrega de sabores.

Entre 100.000 y 170.000 toneladas húmedas de Macrocystis se cosechan anualmente en Nuevo México para la extracción de alginato y alimentación de abulón.

Fuente de energía

Para ser competitivos e independientes del apoyo fluctuante de la política (local) a largo plazo, los biocombustibles deben igualar o superar el nivel de costo de los combustibles fósiles. Aquí, los combustibles a base de algas son muy prometedores, directamente relacionados con el potencial de producir más biomasa por unidad de área en un año que cualquier otra forma de biomasa. Se estima que el punto de equilibrio para los biocombustibles a base de algas se producirá en 2025.

Fertilizante

Durante siglos, las algas se han utilizado como fertilizante; George Owen de Henllys escribió en el siglo XVI refiriéndose a la hierba a la deriva en el sur de Gales:

Este tipo de mineral lo recogen a menudo y lo depositan en grandes montones, donde hierve y se pudre, y tiene un olor fuerte y repugnante; cuando están tan podridos, arrojan sobre la tierra, como lo hacen con su estiércol, y de él brota buen grano, especialmente cebada... Después de las mareas primaverales o grandes plataformas del mar, lo traen en sacos a lomo de caballo, y lo llevan. las mismas tres, cuatro o cinco millas, y echarlo en la tierra, que hace mucho mejor el suelo para el maíz y la hierba.

Hoy en día, los seres humanos utilizan las algas de muchas maneras; por ejemplo, como fertilizantes, acondicionadores del suelo y alimento para el ganado. Las especies acuáticas y microscópicas se cultivan en tanques o estanques transparentes y se cosechan o se utilizan para tratar los efluentes bombeados a través de los estanques. El cultivo de algas a gran escala es un tipo importante de acuicultura en algunos lugares. Maerl se usa comúnmente como acondicionador del suelo.

Nutrición

Las algas marinas que crecen naturalmente son una fuente importante de alimentos, especialmente en Asia, lo que lleva a algunos a etiquetarlas como superalimentos. Proporcionan muchas vitaminas incluyendo: A, B ₁, B ₂, B ₆, niacina y C, y son ricas en yodo, potasio, hierro, magnesio y calcio. Además, las microalgas cultivadas comercialmente, incluidas las algas y las cianobacterias, se comercializan como suplementos nutricionales, como la espirulina, la clorella y el suplemento de vitamina C de Dunaliella, con alto contenido de betacaroteno.

Las algas son alimentos nacionales de muchas naciones: China consume más de 70 especies, incluida la grasa choy, una cianobacteria considerada vegetal; Japón, más de 20 especies como nori y aonori ; Irlanda, dulce; Chile, cochayuyo. Laver se usa para hacer pan de laver en Gales, donde se conoce como bara lawr ; en Corea, gim. También se usa a lo largo de la costa oeste de América del Norte desde California hasta la Columbia Británica, en Hawái y por los maoríes de Nueva Zelanda. La lechuga de mar y los badderlocks son ingredientes para ensaladas en Escocia, Irlanda, Groenlandia e Islandia. Las algas se están considerando una solución potencial para el problema del hambre en el mundo.

Dos formas populares de algas se utilizan en la cocina:

• Chlorella : esta forma de alga se encuentra en agua dulce y contiene pigmentos fotosintéticos en su cloroplasto. Tiene un alto contenido de hierro, zinc, magnesio, vitamina B2 y ácidos grasos Omega-3.

Además, contiene los nueve aminoácidos esenciales que el cuerpo no produce por sí solo.

• Espirulina : Conocida también como cianobacteria (una procariota, incorrectamente denominada "alga azul-verde"), contiene un 10 % más de proteínas que la Chlorella, así como más tiamina y cobre.

Los aceites de algunas algas tienen altos niveles de ácidos grasos insaturados. Por ejemplo, Parietochloris incisa tiene un contenido muy alto de ácido araquidónico, donde alcanza hasta el 47 % de la reserva de triglicéridos. Algunas variedades de algas favorecidas por el vegetarianismo y el veganismo contienen ácidos grasos esenciales omega-3 de cadena larga, ácido docosahexaenoico (DHA) y ácido eicosapentaenoico (EPA). El aceite de pescado contiene ácidos grasos omega-3, pero la fuente original son las algas (en particular, las microalgas), que son consumidas por la vida marina, como los copépodos, y pasan a la cadena alimentaria.Las algas han surgido en los últimos años como una fuente popular de ácidos grasos omega-3 para los vegetarianos que no pueden obtener EPA y DHA de cadena larga de otras fuentes vegetarianas como el aceite de linaza, que solo contiene ácido alfa-linolénico de cadena corta (ALA).

Control de polución

• Las aguas residuales se pueden tratar con algas, lo que reduce el uso de grandes cantidades de productos químicos tóxicos que, de otro modo, serían necesarios.
• Las algas se pueden utilizar para capturar fertilizantes en la escorrentía de las granjas. Cuando se cosechan posteriormente, las algas enriquecidas se pueden utilizar como fertilizante.
• Los acuarios y los estanques se pueden filtrar con algas, que absorben los nutrientes del agua en un dispositivo llamado depurador de algas, también conocido como depurador de césped de algas.

Los científicos del Servicio de Investigación Agrícola descubrieron que entre el 60% y el 90% de la escorrentía de nitrógeno y entre el 70% y el 100% de la escorrentía de fósforo se pueden capturar de los efluentes de estiércol utilizando un depurador de algas horizontal, también llamado depurador de césped de algas (ATS). Los científicos desarrollaron el ATS, que consiste en canales poco profundos de 100 pies de red de nailon donde se pueden formar colonias de algas, y estudiaron su eficacia durante tres años. Descubrieron que las algas se pueden usar fácilmente para reducir la escorrentía de nutrientes de los campos agrícolas y aumentar la calidad del agua que fluye hacia los ríos, arroyos y océanos. Los investigadores recolectaron y secaron las algas ricas en nutrientes del ATS y estudiaron su potencial como fertilizante orgánico. Descubrieron que las plántulas de pepino y maíz crecían tan bien con fertilizante orgánico ATS como con fertilizantes comerciales.Los depuradores de algas, que utilizan versiones burbujeantes de flujo ascendente o cascada vertical, ahora también se utilizan para filtrar acuarios y estanques.

Polímeros

Se pueden crear varios polímeros a partir de algas, que pueden ser especialmente útiles en la creación de bioplásticos. Estos incluyen plásticos híbridos, plásticos a base de celulosa, ácido poliláctico y biopolietileno. Varias empresas han comenzado a producir polímeros de algas comercialmente, incluso para su uso en chancletas y tablas de surf.

Biorremediación

Se ha visto que el alga Stichococcus bacillaris coloniza resinas de silicona utilizadas en sitios arqueológicos; biodegradando la sustancia sintética.

Pigmentos

Los pigmentos naturales (carotenoides y clorofilas) producidos por las algas se pueden utilizar como alternativas a los colorantes y colorantes químicos. La presencia de algunos pigmentos de algas individuales, junto con las proporciones específicas de concentración de pigmentos, son específicos de cada taxón: el análisis de sus concentraciones con varios métodos analíticos, en particular la cromatografía líquida de alta resolución, puede por lo tanto ofrecer una visión profunda de la composición taxonómica y la abundancia relativa de especies naturales. poblaciones de algas en muestras de agua de mar.

Sustancias estabilizadoras

La carragenina, del alga roja Chondrus crispus, se utiliza como estabilizador en los productos lácteos.

Imágenes Adicionales

• Vejiga de algas