Algas - ciencias de la naturaleza.

Algas - ciencias de la naturaleza. 1 INTRODUCCIÓN Especies intermareales Numerosas algas, junto con unas pocas especies de plantas con flor, representan las especies dominantes que se encuentran en todas las zonas intermareales. Todas estas especies tienen adaptaciones especiales para protegerse de la desecación cuando se hayan expuestas durante la bajamar. La mayoría de las algas marinas son comestibles y se consideran un alimento básico en algunas partes del mundo. Algunos extractos de algas se utilizan en la fabricación de productos como helados y cosméticos. G.I. Bernard/Oxford Scientific Films - ciencias de la naturaleza. Algas, grupo de organismos de estructura simple que producen oxígeno al realizar el proceso de la fotosíntesis. Como las plantas, la mayoría de las algas utilizan la energía del Sol para crear compuestos orgánicos. Sin embargo, las algas no tienen raíces, ni hojas ni otras estructuras propias de las plantas. Son los organismos fotosintéticos más importantes del planeta pues capturan mayor cantidad de energía solar y producen más oxígeno (un subproducto de la fotosíntesis) que todas las plantas juntas. Las algas constituyen, además, el primer eslabón de la mayor parte de las cadenas alimentarias acuáticas, y sustentan una gran diversidad animal. Crecimiento de algas en hábitats extremos Las algas son capaces de vivir en hábitats en los que pocos organismos pueden sobrevivir. Pueden medrar prácticamente en cualquier lugar en el que haya luz solar y una humedad adecuada. Existen algas en lagos de agua dulce, estanques, arroyos, pantanos, sobre suelos húmedos, en bosques y en todas las zonas marinas que reciben luz solar. También sobre la nieve y los glaciares en la Antártida (izquierda), y en fuentes termales del Parque nacional de Yellowstone, Wyoming (EEUU) (derecha). Ben Osborne/Godfrey Merlen/Oxford Scientific Films Las algas viven en hábitats muy diversos. Las algas microscópicas, que constituyen el fitoplancton, flotan en lagos y océanos. Aunque la mayoría de las algas son unicelulares y microscópicas, algunas de 1 o 2 micrómetros de diámetro (1 micrómetro = 0,001 milímetros), muchas son pluricelulares y visibles a simple vista. Numerosas algas unicelulares se agrupan formando colonias. Las algas marinas son las que tienen mayor tamaño y alcanzan unos 100 m. Aunque la mayoría crecen en aguas dulces o saladas, algunas especies pueden crecer sobre el suelo, los árboles y los animales. Líquenes desarrollándose sobre una roca Un liquen es una combinación de dos organismos, un alga y un hongo. Muchos líquenes están formados por tres capas, con un estrato algal intercalado entre dos capas de hongos. El alga se encarga de proporcionar el alimento al liquen mediante la fotosíntesis, mientras que el hongo absorbe agua y otros nutrientes. Ni el hongo ni el alga pueden vivir independientes el uno del otro. G.I. Bernard/Oxford Scientific Films Ciertas algas han evolucionado hacia la pérdida de su capacidad fotosintética. Muchos géneros de algas tienen representantes que viven en simbiosis con hongos y forman los líquenes. Otras algas, llamadas zooxantelas, viven en las células de los corales que forman los arrecifes. En ambos casos, las algas proporcionan oxígeno y nutrientes complejos a sus anfitriones y, a cambio, reciben protección y nutrientes sencillos. Esta situación permite a los dos organismos sobrevivir en unas condiciones en las que no podrían hacerlo solos. En las algas pluricelulares, las células no se organizan formando verdaderos tejidos y, por tanto, tampoco poseen órganos, como raíz, tallo y hojas; en cambio, forman una estructura que recibe el nombre de talo. Las algas se diferencian de los briofitos (musgos y hepáticas), que también carecen de tejidos complejos, en que sus células reproductoras se originan en estructuras unicelulares y no pluricelulares. El estudio de las algas se llama ficología (del griego, phykos, que significa 'alga de mar') o algalogía (del latín, alga). 2 CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Con excepción de las cianobacterias, que también han recibido el nombre de algas verdeazuladas, las algas están formadas por células eucariotas --es decir el interior de la célula está organizado en orgánulos separados por una membrana, entre los que se encuentran el núcleo y las mitocondrias. Las cianobacterias son organismos procariotas, es decir organismos unicelulares bastante simples que carecen de núcleo. Sin embargo, como su actual nombre indica, las cianobacterias tienen características similares a las bacterias y las clasificaciones más modernas las incluyen en ese grupo. Un importante orgánulo que se localiza en las algas eucariotas es el cloroplasto, que contiene los pigmentos responsables de capturar la energía del Sol durante la fotosíntesis. En la mayoría de las algas el principal pigmento es la clorofila, el mismo que poseen las plantas. Muchas algas contienen otros pigmentos secundarios, como los carotenoides, que son pardos u amarillos, y las ficobilinas, que son rojas o azules. Los pigmentos secundarios proporcionan a las algas sus característicos colores. Al igual que sucede en las plantas, la mayoría de las algas tienen paredes celulares rígidas compuestas principalmente por celulosa. Una excepción son las diatomeas, cuyas paredes se componen principalmente de sílice. Esta sustancia les proporciona rigidez y forma elaborados patrones que se utilizan para identificar las distintas especies. Muchas algas tienen apéndices similares a látigos, llamados flagelos, unidos a sus paredes. Al batir sus flagelos mediante movimiento rotatorio, estas algas son capaces de desplazarse a través del agua. Unas pocas especies que carecen de paredes celulares rígidas son capaces de extender hacia fuera una parte de su cuerpo para arrastrarse sobre superficies sólidas, de forma parecida a como hacen las amebas. 3 REPRODUCCIÓN Ciclo biológico de un alga La lechuga de mar Ulva crece en rocas y otras superficies en mares poco profundos de todo el mundo. Sigue un esquema reproductivo llamado alternancia de generaciones, según el cual se producen dos generaciones -una que se reproduce sexualmente y otra que se reproduce asexualmente- para completar su ciclo vital. Aunque los miembros maduros de ambas generaciones parecen iguales al ojo inexperto, diferencias cromosómicas microscópicas distinguen a uno de otro. En este diagrama, la primera generación, que tiene dos juegos completos de cromosomas (2n), aparece sobre un fondo blanco, mientras la segunda generación, que sólo tiene un juego de cromosomas (n), aparece sobre un fondo gris. La primera generación, llamada esporofito, se sirve de la reproducción asexual para formar esporas, diminutas células reproductoras que se convierten en individuos maduros llamados gametofitos. Los gametofitos producen gametos, células reproductoras masculinas y femeninas que se fusionan durante la fecundación para producir un cigoto, un organismo con dos juegos completos de cromosomas que se convierte en un esporofito, completando de ese modo el ciclo vital. © Microsoft Corporation. Reservados todos los derechos. Las algas se reproducen de diversas maneras. Algunas especies se reproducen asexualmente, otras sexualmente y muchas de las dos formas. En la reproducción asexual un individuo da lugar a otros dos sin combinar su material genético con el de otro individuo. La forma más simple de reproducción asexual es la fisión binaria. Algunas algas pluricelulares, como las del género Sargassum, se reproducen asexualmente mediante fragmentación, en la que cada uno de los fragmentos que proceden del organismo parental origina un nuevo individuo. En un proceso similar, llamado gemación o brotación, una yema se despega del alga pluricelular y origina un nuevo organismo. Muchas algas producen también células especiales, llamadas esporas, capaces de desarrollarse en nuevos organismos. Si estas esporas se mueven mediante flagelos se llaman zoosporas. En la reproducción sexual, se combina el material genético de dos individuos. La forma más simple de reproducción sexual es la conjugación, cuando dos organismos similares se unen e intercambian su material genético. Otras algas pluricelulares llevan a cabo una reproducción sexual más compleja que implica la unión de células reproductoras especiales, llamadas gametos, para formar el cigoto. Muchas algas, como las algas verdes del género Ulva, siguen un esquema reproductivo, llamado alternancia de generaciones, en el que, para completar su ciclo vital, se suceden dos generaciones -una que se reproduce sexualmente y otra que se reproduce asexualmente. La forma haploide, llamada gametofito, origina, mediante mitosis, gametos haploides. Estos gametos se unen y forman un cigoto diploide, que se desarrolla en un organismo diploide, denominado esporofito. El esporofito produce, mediante meiosis, esporas haploides que se desarrollan y forman el gametofito. Las dos generaciones son morfológicamente similares y se dice que son isomórficas. Sin embargo, no todas las algas que sufren alternancia de generaciones tienen formas haploides y diploides similares. En el ciclo de vida de las algas del género Laminaria, el gametofito y el esporofito son distintos morfológicamente o heteromórficos. El esporofito es más grande y posee una especie de láminas similares a hojas y el gametofito es pequeño y filamentoso. 4 TIPOS DE ALGAS Los científicos han clasificado las algas de diversos modos. Tradicionalmente los botánicos han estudiado las formas inmóviles, mientras que las móviles, incluso las fotosintéticas, han interesado también a los zoólogos. Sin embargo, una división simplista de las algas en animales y vegetales es incorrecta. Los actuales sistemas de clasificación incluyen las algas en el reino Protoctistas, junto con otros organismos eucariotas que carecen de verdaderos tejidos especializados. En algunas clasificaciones, las líneas filogenéticas con formas pluricelulares se incluyen en el reino Vegetal. Las cianobacterias, sin embargo, se clasifican, junto con las bacterias, en el reino Móneras, que incluye a los organismos procariotas. Este sistema de clasificación continua siendo intensamente debatido al tiempo que las nuevas investigaciones incrementan nuestro conocimiento sobre cómo estos organismos están relacionados entre sí. Las investigaciones actuales sugieren que existen, al menos, 16 líneas filogenéticas (grupos de organismos con un antepasado común). A una línea filogenética se le suele dar la categoría de un filo en zoología y de una división en botánica. Las líneas filogenéticas de las algas se definen según determinadas características. Entre ellas están: los pigmentos fotosintéticos, los productos de reserva, la composición de la pared celular, los flagelos de las células móviles y la estructura del núcleo, el cloroplasto, el pirenoide (zona del cloroplasto que participa en la formación de almidón) y la mancha ocular (orgánulo constituido por una gran concentración de lípidos). 4.1 Algas verdes Algas verdes Estas algas verdes, que se muestran aquí expuestas durante la marea baja, pertenecen a una de las 6.000 o 7.000 especies que constituyen el filo de los Clorofitos. Los organismos de este filo pueden ser células simples, láminas amorfas o agrupamientos de largos filamentos trenzados. Aunque son capaces de sobrevivir en agua marina o dulce, suelos húmedos, o nieve y hielo, la mayoría de las especies se encuentran en hábitats de agua dulce. G.I. Bernard/Oxford Scientific Films Las algas verdes constituyen el filo Clorofitos (Chlorophyta) y se asemejan a las plantas superiores en que tienen clorofila a y b y almidón como material de reserva. Las algas verdes difieren en tamaño desde las formas unicelulares microscópicas, que constituyen una parte importante del plancton de los hábitats de agua dulce y los océanos, hasta las formas pluricelulares de varios centímetros de longitud. Muchas algas verdes unicelulares se agrupan en filamentos y son visibles como musgo de río o verdín de charca. La mayor parte de las algas verdes son acuáticas, tanto marinas como de agua dulce, pero algunas son terrestres y viven en ambientes húmedos. Desmidiácea Las desmidiáceas son algas verdes unicelulares propias de aguas dulces. Se pueden reproducir sexualmente y asexualmente. Isao Inoue Las algas verdes constituyen un grupo parafilético que, en algunos sistemas de clasificación, se encuadra dentro de los reinos Protoctista y Vegetal. Las clorofíceas constituyen un grupo de algas verdes monofilético que incluye formas unicelulares microscópicas y otras multicelulares de varios centímetros de longitud. Las especies del género Volvox son clorofíceas microscópicas que pueden formar colonias de gran tamaño. La especie Ulva lactuca, o lechuga de mar, forma un talo delgado con dos capas celulares. 4.2 Algas rojas Algas coralinas rojas Las algas coralinas rojas pertenecen al filo de los Rodofitos. Acumulan carbonato de calcio en sus paredes celulares, lo que les proporciona una apariencia y textura rígidas. La mayoría de las algas rojas tienen la capacidad de realizar la fotosíntesis a mayor profundidad que otros tipos de algas. Algunas especies de las islas Bahamas crecen a profundidades cercanas a los 270 metros. G.I. Bernard/Oxford Scientific Films Las algas rojas componen el filo Rodofitos (Rhodophyta). Son organismos eucariotas, es decir, tienen membrana nuclear, y casi todos son pluricelulares. A diferencia de otras algas eucariotas, las algas rojas no tienen flagelos (apéndices a modo de látigo usados para la locomoción). Su color rojizo característico se debe a la presencia del pigmento fotosintético ficoeritrina. Las algas rojas también contienen los pigmentos ficocianina, carotenoides y clorofila. Casi todas están confinadas a hábitats marítimos y viven en aguas costeras y en aguas de hasta 260 m de profundidad, adaptándose a las distintas profundidades gracias a su capacidad para variar la proporción de sus distintos pigmentos según la cantidad de luz que reciben. Las algas que viven a mayores profundidades parecen casi negras, debido a que poseen grandes cantidades de ficoeritrina. A profundidades medias las algas tienen un color rojizo, mientras que las que viven en aguas menos profundas tienen un color verdoso, porque las pequeñas cantidades de ficoeritrina no son suficientes para enmascarar el color verde de la clorofila. Las algas rojas muestran diversas estrategias reproductoras, entre las que se encuentran la fragmentación y la producción de esporas. Una estrategia poco común es la que tienen varias especies, incluidas las del género Polysiphonia, que comprende una alternancia de tres generaciones. Un esporofito diploide produce esporas diploides que germinan y originan otro esporofito diploide que parece totalmente distinto al primero. Este segundo esporofito produce, mediante meiosis, esporas haploides que germinan y dan lugar al gametofito. Aunque la gran mayoría vive en hábitats marinos, algunas especies viven en aguas dulces. Algunas algas rojas marinas, llamadas algas coralinas, depositan carbonato cálcico en sus paredes celulares, favoreciendo la formación de los arrecifes de coral, al producir material nuevo y sedimentarse junto a otros organismos. Las paredes celulares de ciertas algas rojas son la única fuente de donde se extraen dos polisacáridos de gran importancia económica: el agar y el carraguín. Ambas sustancias están químicamente relacionadas y tienen propiedades suspensivas, emulsionantes, estabilizantes y gelidificantes. El agar es conocido por su uso en la preparación de los medios de cultivo para los microorganismos; el carraguín por su empleo en la fabricación de productos lácteos, aunque también se usa en la industria textil, en cosmética, en farmacia y en tipografía. Varias algas rojas, de las cuales la más conocida es el nori, son importantes en la dieta de algunos países, especialmente en Japón. 4.3 Algas pardas, algas pardodoradas y diatomeas Diatomeas Las diatomeas son un importante grupo de organismos marinos unicelulares que tienen una pared celular de sílice. Las diatomeas, y otras algas unicelulares, forman parte de un grupo llamado fitoplancton que es un eslabón básico de la cadena alimentaria marina. Peter Parks/Oxford Scientific Films Las algas pardas, las pardodoradas y las diatomeas forman un grupo numeroso y complejo llamado filo Heterokontofitos ( Heterokontophyta), que incluye organismos con tamaños que van desde una fracción de milímetro hasta más de 60 metros de longitud. Tienen pigmentos secundarios carotenoides que tienden a enmascarar el color verde que proporciona la clorofila, dándoles el color dorado o pardo dorado que les caracteriza. Las células flageladas de este filo tienen dos flagelos de distinta longitud. Las algas pardodoradas adoptan su característico colorido por la presencia del pigmento fucoxantina. Estas algas son mayoritariamente unicelulares o coloniales, y nadan y flotan en los lagos y océanos formando parte del fitoplancton. En las lagunas poco profundas que se secan en verano o se congelan completamente en invierno, las algas pardodoradas sobreviven porque forman quistes protectores que pueden aguantar esas duras condiciones. Cuando las condiciones vuelven a ser favorables, las algas emergen de esos quistes. Como ocurre en muchos otros grupos de algas, las formas unicelulares suelen reproducirse mediante fisión, mientras que las formas pluricelulares o coloniales se reproducen o por fragmentación o mediante producción de esporas. Laminaria gigante Con más de 60 m de longitud, la laminaria gigante es la mayor de las algas marinas. Como otras algas, se diferencia de las plantas superiores en que carece de hojas, tallos, raíces y aparato vascular en sentido estricto. La laminaria gigante forma parte de la dieta básica en Japón y otros lugares. Se utiliza en la elaboración de helados, cosméticos y otros productos. John McCammon/Oxford Scientific Films Las diatomeas son organismos unicelulares pero pueden asociarse formando colonias filamentosas. Se caracterizan por depositar sílice en las paredes celulares. Las paredes de sus células consisten en dos mitades casi idénticas que encajan más o menos como una caja y su tapadera. Las diatomeas se reproducen tanto asexual como sexualmente. La reproducción asexual es por división celular; las cubiertas se separan y cada mitad segrega otra un poco más pequeña que encaja con la anterior. La diatomea nueva que se forma a partir de la tapa es del mismo tamaño que la diatomea progenitora, mientras que la que crece a partir de la base inferior es ligeramente más pequeña que su progenitora. La reproducción sexual tiene lugar cuando, tras divisiones celulares sucesivas, la célula hija alcanza una talla mínima. Estas pequeñas diatomeas forman gametos haploides que pierden sus pareces celulares y se fusionan, formando un cigoto, que aumenta de tamaño y forma las cubiertas. Las diatomeas se encuentran principalmente en charcas de agua dulce o en las capas superficiales de los océanos, donde constituyen un componente principal del plancton. Cuando un organismo muere, sus paredes celulares de sílice permanecen intactas. A lo largo del tiempo esas cubiertas se hunden en el fondo marino y se van acumulando. Esta tierra de diatomeas se utiliza como abrasivo, material filtrante, agente decolorante o para el control de plagas de insectos. Las algas pardas son pluricelulares y su tamaño varía desde pequeños filamentos hasta los 100 m de longitud que pueden alcanzar las algas de mayor tamaño y más complejas, como las del género Laminaria. La mayoría de las algas pardas viven en aguas marinas, fijas a las rocas cerca de la costa. Las algas del género Sargassum, en cambio, flotan en mar abierto, formando enormes masas flotantes en el mar de los Sargazos, al norte del océano Atlántico. Su color es debido a la presencia del pigmento fucoxantina. El ciclo de vida de las algas pardas varía considerablemente, pero la mayoría poseen alternancia de generaciones. 4.4 Dinoflagelados Dinoflagelados Los dinoflagelados son el segundo grupo más importante del fitoplancton, que es el responsable de la producción de energía en la cadena trófica oceánica. Tienen una estructura semejante a un látigo llamada flagelo, que actúa como órgano de locomoción y muestran características tanto de vegetales como de animales. Los dinoflagelados pueden reproducirse con rapidez, produciendo grandes poblaciones de forma inmediata; ciertas especies, mediante este tipo de crecimiento, forman las mareas rojas tóxicas que matan a los peces y contaminan los mariscos. Eric V. Grave/Phototake NYC Los dinoflagelados (filo Pyrrophyta) son organismos unicelulares y generalmente marinos, aunque algunas especies viven en aguas dulces. Presentan dos flagelos desiguales que utilizan para desplazarse. Tienen un surco transversal que rodea toda la célula y en el que se aloja un flagelo y un surco longitudinal que aloja el otro flagelo. Algunos poseen dos cubiertas que contienen celulosa o una cubierta formada por varias placas que pueden presentar prolongaciones a modo de cuernos u otras ornamentaciones. La mayoría son fotosintéticos y desempeñan un papel destacado como productores primarios en la red trófica de los océanos. Son conocidos porque originan la marea roja. Marea roja en la costa de Etiopía Las mareas rojas se originan como consecuencia del aumento explosivo de las poblaciones de un grupo de algas unicelulares diminutas, llamadas dinoflagelados. Pueden estar provocadas por aportes excesivos de nutrientes desde el medio terrestre, o por el vertido de aguas residuales no depuradas en zonas costeras, ya que ambos procesos fertilizan el medio estimulando el desarrollo de las algas. Algunos organismos de las mareas rojas producen toxinas, que se concentran en animales filtradores como almejas, mejillones, ostras y crustáceos. Estas toxinas pueden causar enfermedades o muerte de animales o seres humanos que hayan ingerido animales filtradores contaminados. Carleton Ray/Photo Researchers, Inc. Algunas especies de dinoflagelados carecen de cloroplastos y dependen de otras especies para alimentarse. Algunos son parásitos pero otros son carnívoros y atrapan a los organismos de los que se alimentan. Por el contrario, muchas especies fotosintéticas viven dentro de las células de otros organismos, por ejemplo de los corales y de las almejas gigantes. Estos dinoflagelados comparten el alimento que producen mediante fotosíntesis con su hospedador y a cambio reciben protección y algunos nutrientes. Bajo condiciones ambientales favorables, algunas especies de dinoflagelados se reproducen en cantidades enormes provocando un aumento exagerado de las poblaciones de estos organismos, lo que se conoce como florecimiento o floraciones algales ( bloom en inglés). Si las especies que originan esa proliferación poseen pigmentos rojos, se forman las llamadas mareas rojas, que reciben ese nombre por el color rojizo que adquiere el mar como resultado de los pigmentos de los dinoflagelados. Las mareas rojas pueden ser muy destructivas ya que esas enormes poblaciones de dinoflagelados consumen grandes cantidades de oxígeno provocando la muerte de los peces por asfixia. Además, algunos dinoflagelados producen toxinas, algunas de las cuales son capaces de matar a los peces mientras que otras pueden pasar a través de la cadena alimentaria, acumulándose por ejemplo en los moluscos, hasta llegar a los seres humanos, provocando intoxicaciones que pueden ocasionar la muerte. 4.5 Cianobacterias Cianobacterias Las cianobacterias representan el grupo de células más primitivo. Son organismos extremadamente simples que pueden vivir como sencillas células, como finos filamentos, al igual que los que se muestran aquí, o como colonias simples. Las cianobacterias son capaces de resistir una amplia variedad de condiciones ambientales, desde hábitats de agua dulce o marina, hasta terrenos nevados y glaciares. Asimismo pueden sobrevivir y prosperar con temperaturas muy altas. Peter Parks/Oxford Scientific Films Al igual que las bacterias, las cianobacterias carecen de núcleo, mitocondrias y cloroplastos. Las cianobacterias contienen membranas internas, llamadas tilacoides, que contienen clorofila así como otras estructuras relacionadas con la fotosíntesis. Mientras que las plantas superiores tienen dos clases de clorofila, llamadas a y b, las cianobacterias solo poseen clorofila a. El color de las cianobacterias varía desde el verde azulado al rojizo en función de la cantidad que posean de otros pigmentos (la ficocianina, azul, y la ficoeritrina, rojo), que tienden a enmascarar el color verde de la clorofila. Las cianobacterias se reproducen asexualmente por escisión binaria, producción de esporas, o fragmentación formando células, colonias, filamentos o masas gelatinosas. Las cianobacterias pueden tener efectos beneficiosos o perjudiciales para los seres humanos. Algunas fijan nitrógeno y enriquecen los hábitats en los que crecen, como sucede en los arrozales, mientras que otras producen toxinas. En condiciones favorables, algunas formas planctónicas de cianobacterias dulceacuícolas se pueden multiplicar en cantidades masivas y producen unas toxinas que pueden envenenar al ganado. Microsoft ® Encarta ® 2009. © 1993--2008 Microsoft Corporation. Reservados todos los derechos.