Las plantas acuáticas son plantas que se han adaptado a vivir en ambientes acuáticos ( agua salada o agua dulce ). También se les conoce como hidrófitos o macrófitos para distinguirlos de las algas y otros microfitos. Una macrófita es una planta que crece en el agua o cerca de ella y es emergente, sumergida o flotante. En lagos y ríos, las macrófitas proporcionan cobertura para los peces , sustrato para los invertebrados acuáticos , producen oxígeno y actúan como alimento para algunos peces y la vida silvestre. [1]
Los macrófitos son productores primarios y son la base de la red alimentaria de muchos organismos. [2] Tienen un efecto significativo en la química del suelo y los niveles de luz [3] ya que ralentizan el flujo de agua y capturan contaminantes y atrapan sedimentos. El exceso de sedimento se asentará en el bentos con la ayuda de la reducción de las tasas de flujo causadas por la presencia de tallos, hojas y raíces de plantas. Algunas plantas tienen la capacidad de absorber contaminantes en sus tejidos. [4] [5] Las algas marinas son algas marinas multicelulares y, aunque su impacto ecológico es similar al de otras plantas acuáticas más grandes, normalmente no se las conoce como macrófitas. [5]
Las plantas acuáticas requieren adaptaciones especiales para vivir sumergidas en el agua o en la superficie del agua. La adaptación más común es la presencia de células empaquetadas internas livianas, aerénquima , pero también son comunes las hojas flotantes y las hojas finamente disecadas. [6] [7] [8] Las plantas acuáticas solo pueden crecer en el agua o en suelos que a menudo están saturados de agua. Por tanto, son un componente común de los humedales. [9] Una de las plantas acuáticas más grandes del mundo es el nenúfar del Amazonas ; uno de los más pequeños es la lenteja de agua diminuta . Muchos animales acuáticos pequeños usan plantas como la lenteja de agua para el hogar o para protegerse de los depredadores. Algunos otros ejemplos familiares de plantas acuáticas pueden incluir corazón flotante , nenúfar , loto y jacinto de agua .
Distribución
El factor principal que controla la distribución de las plantas acuáticas es la profundidad y duración de las inundaciones. Sin embargo, otros factores también pueden controlar su distribución, abundancia y forma de crecimiento, incluidos los nutrientes, la alteración de las olas, el pastoreo y la salinidad. [9] Algunas plantas acuáticas pueden sobrevivir en agua salobre, salina y salada . [6]
Evolución
Las plantas acuáticas se han adaptado para vivir en agua dulce o salada. Las plantas vasculares acuáticas se han originado en múltiples ocasiones en diferentes familias de plantas; [6] [10] pueden ser helechos o angiospermas (tanto monocotiledóneas como dicotiledóneas ). Las únicas angiospermas capaces de crecer completamente sumergidas en agua de mar son los pastos marinos . [11] Se encuentran ejemplos en géneros como Thalassia y Zostera . El origen acuático de las angiospermas está respaldado por la evidencia de que varias de las primeras angiospermas fósiles conocidas eran acuáticas. Las plantas acuáticas están bien dispersas filogenéticamente entre las angiospermas, con al menos 50 orígenes independientes, aunque comprenden menos del 2% de las especies de angiospermas. [12] Archefructus representa uno de los fósiles de angiospermas más antiguos y completos, que tiene alrededor de 125 millones de años. [13] Estas plantas requieren adaptaciones especiales para vivir sumergidas en el agua o flotando en la superficie. [13]
Aunque la mayoría de las plantas acuáticas pueden reproducirse mediante la floración y el establecimiento de semillas, muchas también han evolucionado para tener una reproducción asexual extensa por medio de rizomas , turiones y fragmentos en general. [7]
Fotosíntesis en plantas acuáticas
Debido a su entorno submarino, las plantas acuáticas tienen un acceso limitado al carbono y experimentan niveles reducidos de luz. [14] Las plantas acuáticas tienen DBL ( capas límite difusoras ) que varían según el grosor y la densidad de las hojas. Los DBL son el principal factor responsable de la falta de fijación de carbono en las plantas acuáticas. [14] Debido a esta capacidad reducida para recolectar nutrientes, las plantas acuáticas han adaptado varios mecanismos para maximizar la absorción.
En las plantas acuáticas flotantes, las hojas han evolucionado para tener solo estomas en la superficie superior debido a su estado no sumergido. [15] El intercambio de gases ocurre principalmente a través de la superficie superior de la hoja debido a la posición de los estomas, y los estomas están en un estado permanentemente abierto. Debido a su entorno acuático, las plantas no corren el riesgo de perder agua a través de los estomas y, por lo tanto, no corren riesgo de deshidratación. [15] Para la fijación de carbono, algunas angiospermas acuáticas pueden absorber CO 2 del bicarbonato en el agua, un rasgo que no existe en las plantas terrestres. [14] Las angiospermas que usan HCO3- pueden mantener el pH y los niveles de CO2 satisfactorios, incluso en entornos básicos con bajos niveles de carbono. [14]
Adaptaciones de flotabilidad
Debido a su entorno, las plantas acuáticas experimentan una flotabilidad que contrarresta su peso. [16] Debido a esto, su cubierta celular es mucho más flexible y suave, debido a la falta de presión que experimentan las plantas terrestres. [16] También se sabe que las algas verdes tienen paredes celulares extremadamente delgadas debido a su entorno acuático, y las investigaciones han demostrado que las algas verdes son el ancestro más cercano a las plantas terrestres y acuáticas vivas. [17] Las plantas terrestres tienen paredes celulares rígidas diseñadas para resistir el clima severo, así como para mantener la planta en posición vertical mientras la planta resiste la gravedad. El gravitropismo, junto con el fototropismo y el hidrotropismo, son rasgos que se cree que evolucionaron durante la transición de un hábitat acuático a terrestre. [18] [19] Las plantas terrestres ya no tenían acceso ilimitado al agua y tuvieron que evolucionar para buscar nutrientes en su nuevo entorno y desarrollar células con nuevas funciones sensoriales, como los estatocitos .
Plantas terrestres en ambientes acuáticos
Se han realizado múltiples estudios sobre los cambios fisiológicos que sufren las plantas terrestres al sumergirse debido a las inundaciones. Cuando se sumerge en un ambiente acuático, se ha descubierto que el crecimiento de nuevas hojas de plantas terrestres tiene hojas más delgadas y paredes celulares más delgadas que las hojas de la planta que crecieron mientras estaban sobre el agua, junto con niveles de oxígeno más altos en la parte de la planta que creció bajo el agua. versus las secciones que crecieron en su entorno terrestre. [20] Esto se considera una forma de plasticidad fenotípica ya que la planta, una vez sumergida, experimenta cambios en la morfología que se adaptan mejor a su nuevo medio acuático. [20] Sin embargo, aunque algunas plantas terrestres pueden adaptarse a corto plazo a un hábitat acuático, no hay garantía de que la planta pueda reproducirse bajo el agua, especialmente si la planta generalmente depende de polinizadores terrestres .
Clasificación de macrófitos
Según la forma de crecimiento, las macrófitas se pueden caracterizar como:
- Emergente
- Sumergido
- Arraigado: arraigado al sustrato
- Sin raíces: flotando libremente en la columna de agua
- Adherido: adherido al sustrato pero no por raíces.
- De hojas flotantes
- Flotante libre [21]
Emergente
Una planta emergente es aquella que crece en el agua pero perfora la superficie de modo que queda parcialmente en el aire. En conjunto, estas plantas son vegetación emergente .
Este hábito puede haberse desarrollado porque las hojas pueden realizar la fotosíntesis de manera más eficiente en el aire y competir con las plantas sumergidas, pero a menudo, la característica aérea principal es la flor y el proceso reproductivo relacionado. El hábito emergente permite la polinización por el viento o por insectos voladores . [22]
Hay muchas especies de plantas emergentes, entre ellas, la caña ( Phragmites ), el papiro Cyperus , las especies Typha , el junco floreciente y las especies de arroz silvestre . Algunas especies, como la salicaria , pueden crecer en el agua como plantas emergentes, pero son capaces de florecer en pantanos o simplemente en suelo húmedo. [23]
Sumergido
Las macrófitas sumergidas crecen completamente bajo el agua con raíces adheridas al sustrato (por ejemplo, Myriophyllum spicatum ) o sin ningún sistema de raíces (por ejemplo, Ceratophyllum demersum ). Los helófitos son plantas que crecen en un pantano , parcialmente sumergidas en agua, por lo que vuelven a crecer de los brotes debajo de la superficie del agua. [24] Los rodales de vegetación alta que bordean las cuencas de agua y los ríos pueden incluir helófitos. Los ejemplos incluyen rodales de Equisetum fluviatile , Glyceria maxima , Hippuris vulgaris , Sagittaria , Carex , Schoenoplectus , Sparganium , Acorus , bandera amarilla ( Iris pseudacorus ), Typha y Phragmites australis . [24]
De hojas flotantes
Los macrófitos de hojas flotantes tienen sistemas de raíces adheridos al sustrato o al fondo del cuerpo de agua y con hojas que flotan en la superficie del agua. Los macrófitos de hojas flotantes comunes son los nenúfares (familia Nymphaeaceae ), las algas (familia Potamogetonaceae ). [25]
Flotando libremente
Las macrófitas que flotan libremente son plantas acuáticas que se encuentran suspendidas en la superficie del agua con su raíz no adherida al sustrato, sedimento o fondo del cuerpo de agua. Son fácilmente transportados por el aire y son un caldo de cultivo para los mosquitos. Los ejemplos incluyen Pistia spp. comúnmente llamada lechuga de agua, col de agua o col del Nilo. [25]
Clasificación morfológica
Las muchas clasificaciones posibles de plantas acuáticas se basan en la morfología. [6] Un ejemplo tiene los seis grupos siguientes: [26]
- Anfifitas : plantas que están adaptadas para vivir sumergidas o en tierra.
- Elodeidos : plantas de tallo que completan todo su ciclo de vida sumergidas o con solo sus flores por encima de la línea de flotación.
- Isoetidas : plantas en roseta que completan todo su ciclo de vida sumergidas
- Helófitos : plantas enraizadas en el fondo, pero con hojas por encima de la línea de flotación.
- Ninfeidos : plantas enraizadas en el fondo, pero con hojas flotando en la superficie del agua.
- Pleuston : plantas vasculares que flotan libremente en el agua.
Funciones de los macrófitos en el sistema acuático.
Los macrófitos realizan muchas funciones de los ecosistemas en los ecosistemas acuáticos y brindan servicios a la sociedad humana. Una de las funciones importantes que realiza la macrófita es la absorción de nutrientes disueltos (N y P) del agua. [3] Las macrófitas se utilizan ampliamente en los humedales artificiales de todo el mundo para eliminar el exceso de N y P del agua contaminada. [27] Además de la absorción directa de nutrientes, las macrófitas influyen indirectamente en el ciclo de los nutrientes, especialmente en el ciclo del N, al influir en los grupos funcionales bacterianos desnitrificantes que habitan en las raíces y brotes de las macrófitas. [28] Los macrófitos promueven la sedimentación de sólidos en suspensión al reducir las velocidades de la corriente, [29] impiden la erosión estabilizando las superficies del suelo. [30] Las macrófitas también proporcionan heterogeneidad espacial en columnas de agua que de otro modo no estarían estructuradas. La complejidad del hábitat que proporcionan las macrófitas tiende a aumentar la diversidad y densidad tanto de peces como de invertebrados. [31]
Usos e importancia para los humanos
Cultivos alimenticios
Los seres humanos utilizan algunas plantas acuáticas como fuente de alimento. Los ejemplos incluyen arroz silvestre ( Zizania ), abrojo de agua ( Trapa natans ), castaña de agua china ( Eleocharis dulcis ), loto indio ( Nelumbo nucifera ), espinaca de agua ( Ipomoea aquatica ) y berros ( Rorippa nasturtium-aquaticum ).
Bioevaluación
Un declive en una comunidad de macrófitos puede indicar problemas de calidad del agua y cambios en el estado ecológico del cuerpo de agua. Tales problemas pueden ser el resultado de una turbidez excesiva , herbicidas o salinización . Por el contrario, los niveles de nutrientes demasiado altos pueden crear una sobreabundancia de macrófitos, que a su vez pueden interferir con el procesamiento del lago . [1] Los niveles de macrófitos son fáciles de muestrear, no requieren análisis de laboratorio y se utilizan fácilmente para calcular métricas de abundancia simples. [1]
Fuentes potenciales de agentes terapéuticos
Las investigaciones fitoquímicas y farmacológicas sugieren que las macrófitas de agua dulce, como Centella asiatica , Nelumbo nucifera , Nasturtium officinale , Ipomoea aquatica y Ludwigia adscendens , son fuentes prometedoras de productos naturales anticancerígenos y antioxidantes. [32]
Se descubrió que los extractos de agua caliente del tallo y la raíz de Ludwigia adscendens , así como los del fruto, la hoja y el tallo de Monochoria hastata tienen actividad inhibidora de la lipoxigenasa . El extracto de agua caliente preparado a partir de la hoja de Ludwigia adscendens exhibe una actividad inhibidora de la alfa-glucosidasa más potente que la de la acarbosa . [33]
Ver también
- Botánica acuática (diario)
- Humedal : área de tierra que está saturada de agua de forma permanente o estacional
- Estado del indicador de humedales
- Lista de especies de plantas de acuario de agua dulce - Artículo de la lista de Wikipedia
Referencias
- ^ a b c "Macrófitos como indicadores de pantanos de agua dulce en Florida" (PDF) . Archivado (PDF) desde el original el 7 de abril de 2014 . Consultado el 5 de abril de 2014 .
- ^ Chambers, Patricia A. (septiembre de 1987). "Luz y nutrientes en el control de la estructura comunitaria de plantas acuáticas. II. Observaciones in situ". La Revista de Ecología . 75 (3): 621–628. doi : 10.2307 / 2260194 . JSTOR 2260194 .
- ^ a b "¿Las macrófitas juegan un papel en los humedales de tratamiento artificial?". Ciencia y Tecnología del Agua . 35 (5). 1997. doi : 10.1016 / s0273-1223 (97) 00047-4 . ISSN 0273-1223 .
- ^ Cowardin, Lewis M .; Carter, Virginia; Golet, Francis C .; Laroe, Edward T. (15 de julio de 2005), "Clasificación de humedales y hábitats de aguas profundas de los Estados Unidos" , en Lehr, Jay H .; Keeley, Jack (eds.), Water Encyclopedia , John Wiley & Sons, Inc., págs. Sw2162, doi : 10.1002 / 047147844x.sw2162 , ISBN 9780471478447, archivado desde el original el 21 de diciembre de 2019 , consultado el 16 de noviembre de 2019
- ^ a b Krause-Jensen, Dorte; Sand-Jensen, Kaj (mayo de 1998). "Atenuación lumínica y fotosíntesis de comunidades vegetales acuáticas". Limnología y Oceanografía . 43 (3): 396–407. Código Bibliográfico : 1998LimOc..43..396K . doi : 10.4319 / lo.1998.43.3.0396 . ISSN 0024-3590 .
- ^ a b c d Sculthorpe, CD 1967. La biología de las plantas vasculares acuáticas. Reimpreso en 1985 por Edward Arnold, Londres.
- ^ a b Hutchinson, GE 1975. Tratado sobre limnología, vol. 3, botánica limnológica. Nueva York: John Wiley.
- ^ Cook, CDK (ed.). 1974. Plantas acuáticas del mundo. Dr W Junk Publishers, La Haya. ISBN 90-6193-024-3 .
- ^ a b Keddy, PA 2010. Ecología de humedales: principios y conservación (2ª edición). Cambridge University Press, Cambridge, Reino Unido. 497 p.
- ^ Tomlinson, PB 1986. La botánica de los manglares. Cambridge, Reino Unido: Cambridge University Press.
- ^ "Alismatales" . Sitio web de filogenia de angiospermas . Jardín Botánico de Missouri . Archivado desde el original el 29 de enero de 2018 . Consultado el 1 de marzo de 2018 .
- ^ Pennisi, Elizabeth (1 de junio de 2018). "Esta trucha de agua salada evolucionó para vivir en agua dulce, en solo 100 años". Ciencia . doi : 10.1126 / science.aau3582 . ISSN 0036-8075 .
- ^ a b Mader, Sylvia S. (1998). Biología . WCB / McGraw-Hill. ISBN 0-697-34079-1. OCLC 37418228 .
- ^ a b c d Pedersen, Ole; Colmer, Timothy David; Sand-Jensen, Kaj (2013). "Fotosíntesis submarina de plantas sumergidas - Avances y métodos recientes" . Fronteras en la ciencia de las plantas . 4 : 140. doi : 10.3389 / fpls.2013.00140 . ISSN 1664-462X . PMC 3659369 . PMID 23734154 .
- ^ a b Shtein, Ilana; Popper, Zoë A .; Harpaz-Saad, Smadar (3 de julio de 2017). "Los estomas permanentemente abiertos de las angiospermas acuáticas muestran patrones de cristalinidad de celulosa modificados" . Señalización y comportamiento de la planta . 12 (7): e1339858. doi : 10.1080 / 15592324.2017.1339858 . ISSN 1559-2324 . PMC 5586356 . PMID 28718691 .
- ^ a b Okuda, Kazuo (1 de agosto de 2002). "Estructura y filogenia de revestimientos celulares". Revista de Investigación Vegetal . 115 (4): 283–288. doi : 10.1007 / s10265-002-0034-x . ISSN 1618-0860 . PMID 12582732 . S2CID 33043901 .
- ^ Sarkar, Purbasha; Bosneaga, Elena; Auer, Manfred (1 de septiembre de 2009). "Paredes de células vegetales a lo largo de la evolución: hacia una comprensión molecular de sus principios de diseño" . Revista de botánica experimental . 60 (13): 3615–3635. doi : 10.1093 / jxb / erp245 . ISSN 0022-0957 . PMID 19687127 . Archivado desde el original el 6 de junio de 2020 . Consultado el 6 de junio de 2020 .
- ^ Vries, Jan de; Archibald, John M. (2018). "Evolución vegetal: hitos en el camino hacia la vida terrestre" . Nuevo fitólogo . 217 (4): 1428–1434. doi : 10.1111 / nph.14975 . ISSN 1469-8137 . PMID 29318635 .
- ^ Najrana, Tanbir; Sánchez-Esteban, Juan (26/12/2016). "Mecanotransducción como adaptación a la gravedad" . Fronteras en pediatría . 4 : 140. doi : 10.3389 / fped.2016.00140 . ISSN 2296-2360 . PMC 5183626 . PMID 28083527 .
- ^ a b Mommer, Liesje; Wolters-Arts, Mieke; Andersen, Charlotte; Visser, Eric JW; Pedersen, Ole (2007). "Aclimatación de hojas inducida por inmersión en especies terrestres que varían en tolerancia a las inundaciones" . Nuevo fitólogo . 176 (2): 337–345. doi : 10.1111 / j.1469-8137.2007.02166.x . ISSN 1469-8137 . PMID 17888115 .
- ^ van der Valk, Arnold (2006). La biología de los humedales de agua dulce . Nueva York: Oxford University Press. ISBN 9780199608942.
- ^ Vymazal, Jan (diciembre de 2013). "Plantas emergentes utilizadas en humedales artificiales de superficie de agua libre: una revisión". Ingeniería Ecológica . 61 : 582–592. doi : 10.1016 / j.ecoleng.2013.06.023 . ISSN 0925-8574 .
- ^ Swearingen, Jil M. (7 de julio de 2009). "Grupo de trabajo de plantas exóticas de PCA - Salicaria (Lythrum salicaria)" . Servicio de Parques Nacionales . Archivado desde el original el 2 de septiembre de 2011 . Consultado el 24 de septiembre de 2011 .
- ^ a b Beentje, Henk; Hickey, Michael; King, Clive (2001). "El glosario ilustrado de Cambridge de términos botánicos". Boletín de Kew . 56 (2): 505. doi : 10.2307 / 4110976 . ISSN 0075-5974 . JSTOR 4110976 . S2CID 86620932 .
- ^ a b Bornette, Gudrun; Amorós, Claude; Lamouroux, Nicolas (marzo de 1998). "Diversidad de plantas acuáticas en humedales fluviales: el papel de la conectividad". Biología de agua dulce . 39 (2): 267–283. doi : 10.1046 / j.1365-2427.1998.00273.x . ISSN 0046-5070 .
- ^ Westlake, DF, Kvĕt, J. y Szczepański, A. 1998. La ecología de producción de los humedales. Cambridge: Cambridge University Press.
- ^ Vymazal, enero (2013). "Plantas emergentes utilizadas en humedales artificiales de superficie de agua libre: una revisión". Ingeniería Ecológica . 61 : 582–592. doi : 10.1016 / j.ecoleng.2013.06.023 .
- ^ Hallin, Sara; Hellman, María; Choudhury, Maidul I .; Ecke, Frauke (2015). "Importancia relativa de la absorción de las plantas y la desnitrificación asociada a las plantas para la eliminación de nitrógeno del drenaje de la mina en los humedales subárticos". Investigación del agua . 85 : 377–383. doi : 10.1016 / j.watres.2015.08.060 . PMID 26360231 .
- ^ Zhu, MY, Zhu, GW, Nurminen, L., Wu, TF, Deng, JM, Zhang, YL, Qin, BQ y Ventela, AM (2015) La influencia de los macrófitos en la resuspensión de sedimentos y el efecto de los nutrientes asociados en a Shallow and Large Lake (Lago Taihu, China) Archivado el 28 de julio de 2020 en la Wayback Machine . PLoS ONE, 10.
- ^ Horppila, Jukka; Kaitaranta, Joni; Joensuu, Laura; Nurminen, Leena (2013). "Influencia de la densidad de macrófitos emergentes (Phragmites australis) en la turbulencia del agua y la erosión de sedimentos ricos en materia orgánica". Revista de hidrodinámica . 25 (2): 288-293. Código bibliográfico : 2013JHyDy..25..288H . doi : 10.1016 / S1001-6058 (13) 60365-0 . S2CID 120990795 .
- ^ Thomaz, Sidinei M .; Dibble, Eric D .; Evangelista, Luiz R .; Higuti, Janet; Bini, Luis M. (2007). "Influencia de la complejidad del hábitat de macrófitos acuáticos en la abundancia y riqueza de invertebrados en lagunas tropicales". Biología de agua dulce : 071116231725007––. doi : 10.1111 / j.1365-2427.2007.01898.x .
- ^ Chai TT, Ooh KF, Quah Y, Wong FC (2015) Macrófitas comestibles de agua dulce: una fuente de productos naturales anticancerígenos y antioxidantes: una mini revisión Archivado el 21 de junio de 2018 en la Wayback Machine . Reseñas de fitoquímica 14 (3): 443–457
- ^ Ooh KF, Ong HC, Wong FC, Sit NW, Chai TT (2014) Perfiles de cromatografía líquida de alto rendimiento de fitoquímicos que promueven la salud y evaluación de actividades antioxidantes, anti-lipoxigenasa, quelantes de hierro y anti-glucosidasa de macrófitos de humedales Archivado 2021- 01-18 en la Wayback Machine . Revista de Farmacognosia 10 (39): 443-455.
enlaces externos
- https://web.archive.org/web/20200410235322/https://aquaplant.tamu.edu/
- http://aswm.org
- http://plants.ifas.ufl.edu
- Monitoreo de plantas acuáticas en el estado de Washington