Kelp, una macroalga parda gigante, características y propiedades

En este artículo estudiamos la macroalga parda denominada comúnmente como kelp.

Aspectos biológicos y taxonómicos del kelp

Los bosques de kelp consisten en ensambles conspicuos de grandes algas pardas y si bien éstos se encuentran en todo el mundo, actualmente su distribución sugiere que se originaron en el Pacífico. Investigadores han caracterizado a los bosques de estas algas pardas por su género dominante: Laminaria es el género dominante en el Atlántico oriental y occidental y el Pacífico occidental; Ecklonia domina en Asia y Sudáfrica, mientras que el alga gigante Macrocystis domina en el Pacífico oriental de las costas del norte y Sudamérica.

Los bosques submarinos de algas gigantes (kelp) están formados por Macrocystis pyrifera 1820(L) C. Agardh, se trata de un alga parda (Phaeophyceae) que se distribuye ampliamente en aguas submareales frías a templadas con temperaturas inferiores a 15°C. Son organismos eucariontes fotosintéticos a las que comúnmente se les agrupa dentro del orden de las laminariales. Este grupo de algas pardas se caracteriza por contener el pigmento fotosintético accesorio fucoxantina, lo que les proporciona su característico color pardo-café. Entre los organismos autótrofos son uno de los que presentan la tasa de crecimiento más rápida, con un promedio de hasta el 2% al 4% de su biomasa total por día.

Los kelps gigantes producen un dosel flotante que se extienden a lo largo de la columna de agua, lo que los convierte en las algas más grandes del mundo. Algunas especies de kelp pueden presentarse a grandes profundidades (60-200 m) en áreas de alta claridad en la columna de agua. Por su parte, las especies que producen un dosel que flota a nivel de superficie, generalmente cuentan con neumatocisto (u otras estructuras análogas) llenas de gas que auxilian en la flotabilidad.

Los organismos conocidos como kelp son taxonómicamente diversos. El orden Laminariales incluye aproximadamente 30 género y 123 especies, las cuales pueden diferir en la morfología; razón por la cual, los aspectos taxonómicos de algunos de sus elementos han estado bajo constante discusión; sin embargo, a partir de un estudio molecular realizado –empleando el gen COI (protocolo ADN barcoding)-, actualmente se sugiere que “M. pyrifera’’, “M. angustifolia’’, “M. integrifolia’’ y “M. Laevis’’, constituyen una sola especie de kelp con cuatro ecomorfos.

Reino Chromista(“colored”): poseen un plastidio delimitado por cuatro membranas. Contienen clorofila a y c y varias xantofilas.

Phylum Ochrophyta (“golden-brown”): incluye a todos los “cromistas” con dos flagelos, uno liso y más largo que se dirige hacia atrás y otro con fibrillas (mastigonemas) tubulares tripartitos que se dirigen a la parte anterior de la célula.

Clase Phaeophyceae (“dusky seaweed”): Algas pardas o café. Son Ochrophytes con cromoplasto (que contienen pigmentos de tipo carotenoide), flagelos en esporas y/o gametos y un talo multicelular con alginato en la pared celular.

Orden Laminariales (flat blade): Incluye a todos los kelps. Feofitas que presentan alternancia de generaciones, los gametos (haploides) son pequeños, de vida libre y filamentosos, con desarrollo apical. Los esporofitos son (diploides), grandes, de vida libre y parenquimatosos con desarrollo intercalado.

Familia Laminariaceae: Sus miembros están agrupados en función de sus afinidades genéticas. No hay características morfológicas comunes distintas a otras familias en este orden.

Clado: Pelagophycus porra, Nereocystis luetkeana comparten clado con Macrocystis pyrifera. Estos tres ejemplares de kelp pueden alcanzar longitudes de decenas de metros.

Algunos investigadores prefieren el uso del término Heterokontophita, mientras que otros prefieren el término Stramenopila o el de Chromaveolata para referirse a ellas.

Función ecológica

El kelp (Macrocystis) forma bosques ecológicamente diversos y altamente productivos que albergan algunas de las comunidades más ricas en especies de peces e invertebrados. Tienen una alta producción primaria, lo que lo convierte en uno de los ecosistemas más productivos.

Con plantas de hasta 60 m de largo, creciendo desde el fondo marino y extendiéndose a lo largo de la superficie del mar, proporcionan un hábitat vertical extenso con varias capas de vegetación en un paisaje marino, que es en gran parte bidimensional, modificando con ello el entorno de luz y amortiguando el movimiento del agua. Esto facilita la generación de un hábitat altamente complejo.

Se han llegado a reconocer hasta 130 especies de plantas acuáticas asociadas, más de 50 especies de peces que se diversifican en diferentes hábitats y numerosos invertebrados que se asocian a una sección (hábitat) en particular del kelp. Por ejemplo, 1) estrellas quebradizas, crustáceos y poliquetos que se arraigan a las grandes raíces de sujeción, 2) Organismos característicos de superficies verticales, principalmente animales sésiles como esponjas, tunicados (Aquí más información de este grupo), briozoos, anémonas de mar y corales solitarios, 3) Organismos característicos de superficies horizontales como las estrellas y erizos de mar, peces bentónicos y otras algas.

Usos potenciales del kelp

Los bosques de kelp han proporcionado alimento, medicinas y materiales al hombre desde que los primeros humanos se asentaron en las costas templadas. Durante la Primera Guerra Mundial se usó como fuente para extraer potasa (que era empleada para fabricar fertilizantes y pólvora). Posteriormente, se descubrió la presencia del alginato.

El alginato es un polisacárido complejo obtenido de la pared celular del kelp, este absorbe agua y adquiere la forma de una goma viscosa (que aporta fuerza y flexibilidad al talo). Las diversas formas químicamente modificadas del alginato tienen innumerables usos industriales, particularmente en las industrias farmacéutica, cosmética y de procesamiento de aditivos para alimentos y bebidas. También se emplea en la industria de la impresión textil y papelera; el kelp, propiamente, se cosecha también como forraje y se emplea para obtener biocombustible.

La demanda de producción de alginato ha aumentado con el tiempo, y es probable que aumente significativamente en el futuro; particularmente para su uso en aplicaciones biomédicas y de bioingeniería, debido a sus propiedades únicas y favorables como la capacidad gelificante, biocompatibilidad, biodegradabilidad y falta de toxicidad, así como sus actividades biológicas y farmacológicas.

También aporta importantes ingresos económicos, son el hábitat primario para muchas pesquerías comerciales y recreativas, que incluyen especies como moluscos y crustáceos. Los bosques de estas algas pardas también tienen un alto valor recreativo ya que se emplean para pescar, bucear y navegar, así como para el turismo para fotografiar aves y mamíferos.

Bibliografía

– Foster, M. S., & Schiel, D. R. (1985). The ecology of giant kelp forests in California: a community profile. US Fish and Wildlife Service.182 p

– Hayes, M. (Ed.). (2011). Marine bioactive compounds: sources, characterization and applications. Springer Science & Business Media. 229 p

– Laīoley, D.d’A. & Grimsditch, G. (eds). 2009. The management of natural coastal carbon sinks.
IUCN, Gland, Switzerland. 53 pp

– Macaya, E. C., & Zuccarello, G. C. (2010). DNA Barcoding and genetic divergence in the Giant Kelp Macrocystis (Laminariales) 1. Journal of Phycology, 46(4), 736-742.

– Peteiro,C. (2017). Alginate Production from Marine Macroalgae, with Emphasis on Kelp Farmin. IN: Alginates and Their Biomedical Applications, 27–66. doi:10.1007/978-981-10-6910-9_2

– Schiel, D. R., & Foster, M. S. (2015). The biology and ecology of giant kelp forests. Univ of California Press. 395 p