Spirodela polyrhiza ( orth. Var. S. polyrrhiza ) es una especie de lenteja de agua conocida por los nombres comunes de carne de pato común , [1] lenteja de agua grande , [2] carne de pato grande , [3] lenteja de agua común y carne de pato . Se puede encontrar en casi todo el mundo en muchos tipos dehábitatsde agua dulce . [4]
Spirodela polyrhiza | |
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clasificación cientifica ![]() | |
Reino: | Plantae |
Clade : | Traqueofitos |
Clade : | Angiospermas |
Clade : | Monocotiledóneas |
Pedido: | Alismatales |
Familia: | Araceae |
Género: | Spirodela |
Especies: | S. polyrhiza |
Nombre binomial | |
Spirodela polyrhiza |
Descripción
S. polyrhiza es una planta acuática perenne que generalmente crece en densas colonias, formando una estera en la superficie del agua. Cada planta es un disco liso, redondo y plano de 0,5 a 1,0 cm de ancho. Su superficie superior es mayoritariamente verde, a veces roja, mientras que la superficie inferior es de color rojo oscuro. [5] Produce varias raíces diminutas y una bolsa que contiene flores masculinas y femeninas. La parte superior muere en el otoño y la planta a menudo pasa el invierno como turion . El turión se hunde hasta el fondo del cuerpo de agua y permanece en una fase latente , hasta que la temperatura del agua alcanza los 15 ° C. Los turiones luego germinan en el fondo del cuerpo de agua y comienzan un nuevo ciclo de vida. [6] S. polyrhiza , que vive en estanques y cuerpos de agua de movimiento lento, difiere en el desarrollo de las plantas terrestres en morfología y fisiología . Experimenta un crecimiento principalmente vegetativo en primavera y verano, formando nuevas frondas . S. polyrhiza rara vez florece. [7] En otoño e invierno cambia a una fase inactiva representada por los turiones debido a la falta de nutrición y las temperaturas bajo cero. [ cita requerida ]
S. polyrhiza es un sistema ideal para biocombustibles, biorremediación y ciclo del carbono debido a sus aspectos de crecimiento rápido, contacto directo con los medios y pequeño tamaño del genoma (~ 150 Mb). [4] En febrero de 2014 se publicó un estudio genómico completo de S. polyrhiza . Los resultados proporcionan información sobre cómo este organismo se adapta al crecimiento rápido y a un estilo de vida acuático. [8]
Inducción de Turion por ácido abscísico
Los turiones fueron inducidos por la hormona vegetal ácido abscísico (ABA) en el laboratorio. Los investigadores informaron que los turiones eran ricos en pigmentación de antocianinas y tenían una densidad que los sumergía en medios líquidos. La microscopía electrónica de transmisión de turiones mostró, en comparación con las frondas , vacuolas encogidas , espacio intercelular más pequeño y abundantes gránulos de almidón rodeados por membranas tilacoides . Los turiones acumularon más del 60% de almidón en masa seca después de dos semanas de tratamiento con ABA. [9]
Distribución
S. polyrhiza se encuentra en todo el mundo, a saber, en América del Norte , [10] Asia , [11] más raramente en América Central y del Sur , pero también en Europa Central . [12] Se forma en las tropicales y templadas climas. [12] No es frecuente en Nueva Zelanda y rara vez en Australia . [5]
Cultivo
El cultivo a gran escala se realiza en tanques de agua al aire libre, principalmente en relación con el tratamiento de aguas residuales. Los tanques se alimentan con aguas residuales y la lenteja de agua flotante se cosecha de la superficie. Luego se utiliza como biocombustible a partir de aguas residuales industriales o como alimento para animales de instalaciones de tratamiento de aguas residuales agrícolas . [6]
Usar
S. polyrhiza se puede utilizar para la biorremediación , la eliminación de sustancias tóxicas del medio acuático y la limpieza de aguas eutróficas , especialmente en plantas de tratamiento de aguas residuales. Sus usos como biocombustible y alimentación animal también están ganando importancia. Apenas se utiliza para la nutrición humana. [ cita requerida ]
Biorremediación
Debido a su capacidad para hiperacumular metales pesados y su alta absorción de nutrientes del agua, S. polyrhiza se utiliza para la biorremediación. Los principales contaminantes que se pueden utilizar para remediar son el arsénico (As) y el mercurio (Hg) [13] y nutrientes comunes de las aguas residuales, como el sulfato (SO 4 2- ), el fosfato (PO 4 3- ) y el nitrato (NO 3 - ) . [ cita requerida ]
Arsénico
La lenteja de agua mayor mostró acumulación de arsénico en pruebas de laboratorio. Se encontró que la captación de arsénico se correlacionó negativamente con el fosfato y se correlacionó positivamente con la captación de hierro . Esto indica que el fosfato y el arsénico compiten por la absorción de S. polyrhiza , mientras que la absorción de arsénico es facilitada por los óxidos de hierro, porque muestra afinidad con la superficie de la raíz de S. polyrhiza , donde es absorbido. Se cree que S. polyrhiza desintoxica el arsénico al reducir el As (V) al As (III) menos tóxico. Surgen dificultades con el manejo de las plantas con alto contenido de As. Un posible uso de la biomasa que contiene As es la producción de carbón vegetal y gas como subproducto, que puede usarse como combustible. Los problemas de este enfoque son la baja calidad del carbón vegetal y las elevadas inversiones. Se cree que la quema o quema directa del carbón libera arsénico al aire, lo que contaminaría el medio ambiente. Otras opciones para la producción de combustible serían la hidrólisis y la fermentación , que no son económicamente viables. La biomasa tendría que ser tratada con ácidos fuertes y calor, ambos de capital intensivo. La fabricación de briquetas se considera una de las mejores opciones, donde las plantas se secan y se prensan en gránulos de briquetas. Esto plantea la cuestión de si el arsénico se libera al medio ambiente durante el proceso de quema. También se considera la producción de biogás , pero nuevamente, se debe evitar la redistribución del As. [13]
Mercurio
Se descubrió que S. polyrhiza es un bioacumulador eficiente de cloruro de mercurio (HgCl 2 ) en entornos laborales. Su biomasa vegetal mostró una concentración de cloruro de mercurio 1000 veces mayor que su medio acuático. Spirodela polyrhiza mostró el factor de acumulación más alto en comparación con Lemna gibba y Lemna minor , que también fueron investigados. [14]
Tratamiento de aguas residuales urbanas
S. polyrhiza se ha utilizado para eliminar contaminantes comunes de las aguas residuales. En un entorno de laboratorio, S. polyrhiza mostró un máximo de 90% de eficiencia de eliminación de nitrato, 99,6% de fosfato y 69,8% de sulfato. Con los tres nutrientes juntos, la eficiencia fue del 85,6%, lo que lo convierte en un biorremediador ambiental y económicamente viable para el tratamiento de aguas residuales. [11]
Biocombustible
S. polyrhiza tiene un gran potencial en la producción de bioetanol debido a la producción de almidón que ocupa poco espacio y al buen crecimiento de las aguas residuales animales. [15] A pesar de los problemas ambientales asociados con la producción y la competencia de alimentos para humanos y animales, el maíz es la principal materia prima del bioetanol. S. polyrhiza podría producir hasta un 50% más de bioetanol en la misma zona. [16] Al mismo tiempo, la producción de bioetanol a partir de S. polyrhiza no compite con la alimentación humana. La producción de bioetanol a partir de S. polyrhiza aún se encuentra en fase de desarrollo. [ cita requerida ]
La alimentación animal
En la agricultura a pequeña escala, S. polyrhiza se utiliza como alimento para peces o aves de corral. [17] Debido a su rápido crecimiento y alto contenido de proteínas, es un alimento interesante. Debido a problemas sanitarios y al riesgo de acumulación de metales pesados, todavía no se utiliza para la alimentación en sistemas de cría de animales más grandes. [18] Para la trucha arco iris , se encontraron tasas de crecimiento más bajas cuando se agregó S. polyrhiza al alimento. [19] Para la tilapia ( Oreochromis niloticus L. ) se encontraron mayores ganancias de peso cuando el 30% de la harina de pescado en el alimento se reemplazó con S. polyrhiza . [20] Una revisión también ha demostrado que la lenteja de agua se puede utilizar en dietas para bovinos, cerdos y aves de corral. Sin embargo, ocurren los problemas de contaminación por metales pesados y patógenos. [21]
Nutrición humana
Aunque otras especies de lenteja de agua, como Wolffia arrhiza , son consumidas por personas en áreas rurales, S.polyrhiza no se cultiva para consumo humano. [22] Esto se debe a la gran preocupación por la acumulación de metales pesados y la posible contaminación con Escherichia coli o Clostridium botulinum . [18] En contraste con W. arrhiza , S. polyrhiza contiene, como la mayoría de las especies de lenteja de agua, cristales de oxalato de calcio que se sabe que causan cálculos renales . [6]
Referencias
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enlaces externos
- Genómica de Spirodela polyrhiza
- Tratamiento manual Jepson
- Flora de América del Norte
- Museo Washington Burke