Lemnoideae es una subfamilia de la floración de plantas acuáticas , conocidos como las lentejas de agua , las lentejas de agua , o lentes de agua . Flotan sobre o justo debajo de la superficie de cuerpos de agua dulce y humedales quietos o que se mueven lentamente . También conocidos como "bayroot", surgieron dentro de la familia arum o aroid ( Araceae ), [1] por lo que a menudo se clasifican como la subfamilia Lemnoideae dentro de la familia Araceae . Otras clasificaciones, particularmente las creadas antes de finales del siglo XX, las ubican como una familia separada, Lemnaceae .
Lemnoideae | |
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Primer plano de dos tipos diferentes de lenteja de agua: Spirodela polyrrhiza y Wolffia globosa : estas últimas miden menos de 2 mm de largo. | |
clasificación cientifica | |
Reino: | Plantae |
Clade : | Traqueofitos |
Clade : | Angiospermas |
Clade : | Monocotiledóneas |
Pedido: | Alismatales |
Familia: | Araceae |
Subfamilia: | Lemnoideae |
Genera | |
Sinónimos | |
Lemnaceae |
Estas plantas tienen una estructura simple, sin tallo ni hojas evidentes . La mayor parte de cada planta es un pequeño " talo " o estructura de " fronda " organizada de sólo unas pocas células de espesor, a menudo con bolsas de aire ( aerénquima ) que le permiten flotar sobre o justo debajo de la superficie del agua. Dependiendo de la especie, cada planta puede no tener raíz o puede tener una o más raicillas simples. [2]
La reproducción es principalmente por gemación asexual ( reproducción vegetativa ), que ocurre a partir de un meristemo encerrado en la base de la fronda. Ocasionalmente, se producen tres diminutas "flores" que constan de dos estambres y un pistilo , mediante las cuales se produce la reproducción sexual . Algunos ven esta "flor" como un pseudantio , o inflorescencia reducida , con tres flores que son claramente femeninas o masculinas y que se derivan del espádice en las Araceae. La evolución de la inflorescencia de la lenteja de agua sigue siendo ambigua debido a la considerable reducción evolutiva de estas plantas de sus parientes anteriores.
La flor del género de lenteja de agua Wolffia es la más pequeña que se conoce, mide apenas 0,3 mm de largo. [3] El fruto que se produce a través de esta reproducción ocasional es un utrículo , y se produce una semilla en una bolsa que contiene aire que facilita la flotación.
Lenteja de agua en varios entornos.
Uno de los factores más importantes que influyen en la distribución de las plantas de los humedales, y las plantas acuáticas en particular, es la disponibilidad de nutrientes. [4] La lenteja de agua tiende a asociarse con condiciones fértiles, incluso eutróficas . Pueden ser propagados por aves acuáticas y pequeños mamíferos, transportados inadvertidamente sobre sus patas y cuerpos, [5] así como por el agua en movimiento. En cuerpos de agua con corrientes constantes o desbordamiento, las plantas son arrastradas por los canales de agua y no proliferan mucho. En algunos lugares, existe un patrón cíclico impulsado por patrones climáticos en el que las plantas proliferan en gran medida durante los períodos de bajo flujo de agua, y luego son arrastradas cuando sobrevienen los períodos de lluvia.
La lenteja de agua es una importante fuente de alimento rico en proteínas para las aves acuáticas . Las diminutas plantas proporcionan cobertura para los alevines de muchas especies acuáticas. Las plantas son utilizadas como refugio por especies de agua de estanque como las ranas toro y peces como las agallas azules . También proporcionan sombra y, aunque a menudo se confunden con ellos, pueden reducir ciertos crecimientos de algas fotoautótrofas generados por la luz .
La lenteja de agua es consumida por humanos en algunas partes del sudeste asiático. Contiene más proteínas que la soja , por lo que a veces se cita como una fuente de alimento potencial importante. [6] [7] Algunas investigaciones iniciales sobre hasta qué punto podría introducirse la lenteja de agua en los mercados europeos muestran poca objeción de los consumidores a la idea. [8]
Las plantas pueden eliminar los nitratos , si se cultivan, y las lentejas de agua son importantes en el proceso de biorremediación porque crecen rápidamente y absorben el exceso de nutrientes minerales, en particular nitrógeno y fosfatos . Por estas razones, se promocionan como purificadores de agua de valor sin explotar. [9]
El Departamento Suizo de Agua y Saneamiento en Países en Desarrollo, asociado con el Instituto Federal Suizo de Ciencia y Tecnología Ambiental, afirma que, además de los valores alimentarios y agrícolas, la lenteja de agua también puede usarse para el tratamiento de aguas residuales para capturar toxinas y para controlar los olores. y que si se mantiene una estera de lenteja de agua durante la cosecha para eliminar las toxinas capturadas, se evita el desarrollo de algas y se controla la reproducción de mosquitos . [10] La misma publicación proporciona una lista extensa de referencias para muchos temas relacionados con la lenteja de agua.
Estas plantas también pueden desempeñar un papel en la conservación del agua porque una capa de lenteja de agua reducirá la evaporación del agua en comparación con la velocidad de un cuerpo de agua de tamaño similar con una superficie clara.
A pesar de algunos de estos beneficios, debido a que la lenteja de agua prospera en ambientes de humedales ricos en nutrientes, puede verse como una especie molesta cuando las condiciones les permiten proliferar excesivamente en ambientes que tradicionalmente son bajos en nutrientes u oligotróficos . Un ejemplo de este problema ocurre dentro de los Everglades , un ambiente mayoritariamente oligotrófico, cuando el exceso de químicos (que incluyen fertilizantes) es transportado por la escorrentía de las tormentas, o la escorrentía superficial , hacia sus cursos de agua. [11] La escorrentía urbana y la contaminación agrícola comienzan a introducir mayores niveles de nutrientes en los humedales y vías fluviales circundantes, lo que puede causar una alteración de la ecología nativa. Estas condiciones permiten la invasión de una especie de rápido crecimiento como la lenteja de agua para establecerse, diseminarse y desplazar a otras especies nativas como la hierba de sierra y, con el tiempo, dar como resultado cambios generalizados en la ecología de los hábitats de hierba de sierra y lodazal nativo dentro de los Everglades. [12]
Taxonomía
Las lentejas de agua han sido durante mucho tiempo un misterio taxonómico y, por lo general, se las ha considerado como su propia familia, las Lemnaceae. Se reproducen principalmente asexualmente. Las flores, si las hay, son pequeñas. Las raíces están muy reducidas o ausentes por completo. Se sospechaba que estaban relacionados con las Araceae ya en 1876, pero hasta el advenimiento de la filogenia molecular , probar esta hipótesis fue difícil.
A partir de 1995, los estudios comenzaron a confirmar su ubicación en las Araceae y, desde entonces, la mayoría de los sistemáticos las consideran parte de esa familia. [13]
Su posición dentro de su familia ha sido un poco menos clara, sin embargo, varios estudios del siglo XXI los colocan en la posición que se muestra a continuación. [13] Aunque pertenecen a la misma familia que Pistia , otra planta acuática, no están estrechamente relacionadas. [13]
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Los géneros de lentejas de agua son: Spirodela , Landoltia , Lemna , Wolffiella y Wolffia .
Los tamaños del genoma de la lenteja de agua tienen un rango de diez veces (150 a 1.500 MB), lo que representa potencialmente diploides a octaploides . El género ancestral de Spirodela tiene el tamaño de genoma más pequeño (150 MB, similar a Arabidopsis thaliana ), mientras que el género más derivado, Wolffia , contiene plantas con el tamaño de genoma más grande (1.500 MB). [14] La secuenciación del ADN ha demostrado que Wolffiella y Wolffia están más estrechamente relacionados que los demás. Spirodela se encuentra en la posición basal del taxón, seguida de Lemna , Wolffiella y Wolffia , que es el más derivado. [15]
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Para identificar diferentes genomas de lenteja de agua, se desarrolló un sistema de identificación molecular basado en ADN basado en siete marcadores de plastidios propuestos por el Consortium for the Barcode of Life . [16] El atpF-atpH no codificante espaciador fue elegido como un universal de los códigos de barras de ADN marcador para la identificación de las especies a nivel de las lentejas de agua. [17]
Registro fósil
Las plantas acuáticas extintas que flotan libremente y el polen con afinidades con las Lemnoideae aparecen por primera vez en el registro fósil durante el Cretácico Superior ( Maastrichtiano ), como lo demuestran las hojas flotantes descritas como Aquaephyllum auriculatum de Patagonia , Argentina , y el género de polen lemnoide Pandaniidites . [18]
Los fósiles de hojas flotantes con raicillas del Paleoceno del sur de Saskatchewan , Canadá , que se describió originalmente como Lemna ( Spirodela ) scutata por John William Dawson en 1885, se han redescrita como Limnobiophyllum . [19] Además del oeste de América del Norte, se ha informado de Limnobiophyllum desde el Paleoceno del este de Rusia y el Mioceno de la República Checa . [19] Los especímenes inusualmente completos del Paleoceno de Alberta , Canadá, van desde hojas individuales de hasta aproximadamente 4 cm de diámetro hasta rosetas de hasta cuatro hojas, algunas de las cuales estaban conectadas a plantas adyacentes por estolones , y algunas de las cuales tienen restos de flores con anteras que contienen polen de Pandaniiditas . [20] También se han informado casos de semillas lemnoides descritas como Lemnospermum . [19]
Investigación y aplicaciones
La investigación y las aplicaciones de la lenteja de agua son promovidas por dos organizaciones internacionales, la Asociación Internacional de Lemna [21] y el Comité Directivo Internacional sobre Investigación y Aplicaciones de la lenteja de agua . [22]
En julio de 2008, el Instituto Conjunto del Genoma del Departamento de Energía de los Estados Unidos (DOE) anunció que el Programa de secuenciación comunitaria financiaría la secuenciación del genoma de la lenteja de agua gigante, Spirodela polyrhiza . Este fue un proyecto prioritario para DOE en 2009. La investigación tenía como objetivo facilitar nuevos programas de biomasa y bioenergía . [23] Los resultados se publicaron en febrero de 2014. Proporcionan información sobre cómo esta planta se adapta al crecimiento rápido y al estilo de vida acuático. [24]
Fuente potencial de energía limpia
La lenteja de agua está siendo estudiada por investigadores de todo el mundo como una posible fuente de energía limpia. En los EE.UU., además de ser objeto de estudio por el DOE, tanto en la Universidad de Rutgers y la Universidad Estatal de Carolina del Norte tienen proyectos en curso para determinar si la lenteja de agua puede ser una fuente de rentable, limpia, energía renovable . [25] [26] La lenteja de agua es un buen candidato como biocombustible porque crece rápidamente, produce de cinco a seis veces más almidón que el maíz por unidad de área y no contribuye al calentamiento global . [27] [28] La lenteja de agua elimina el dióxido de carbono de la atmósfera y puede tener valor para la mitigación del cambio climático . [29]
Filtración de contaminantes y nutrientes.
La lenteja de agua también funciona como un biorremediador al filtrar eficazmente contaminantes como bacterias, nitrógeno, fosfatos y otros nutrientes de cuerpos de agua naturales, humedales artificiales y aguas residuales. [30] [31] [32]
Lenteja de agua común en Galicia , España
Lemna menor
Lemna trisulca
Lemna Gibba
Convirtiendo los canales del Pantano de Poitevin ( Marais Poitevin , Francia) en la "Venecia Verde":
Spirodela polyrhiza
Agua cubierta de lenteja de agua bordeada de varios cipreses calvos árboles
Ver también
- Fitorremediación
- Mesa de hiperacumuladores - 3
Referencias
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enlaces externos
- Los encantos de la lenteja de agua de John W. Cross.
- El tratamiento de Wayne Armstrong de las Lemnaceae y sus aliados, Wayne P. Armstrong
- Lemnaceae en Watson, L. y MJ Dallwitz (1992 en adelante). Las familias de plantas con flores : descripciones, ilustraciones, identificación, recuperación de información. Versión: 3 de mayo de 2006.
- Prueba de inhibición del crecimiento de lenteja de agua Lista de estándares
- SpirodelaBase - Genómica de Spirodela