ES2955541T3 - Dispositivo para soportar, hacer crecer y replantar plantas acuáticas a partir de semillas - Google Patents

Abstract

Un dispositivo (1) de forma poliédrica para el soporte, crecimiento y replantación de plantas acuáticas rizomatosas, que tiene un depósito (2) que comprende orificios pasantes (4) o una hendidura (5) para permitir el crecimiento de las raíces con una correcta inclinación, en en el que el depósito (2) está constituido por un material poco erosionable compatible desde el punto de vista mineralógico con el lugar de trasplante. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo para soportar, hacer crecer y replantar plantas acuáticas a partir de semillas

Antecedentes de la invención

La presente invención se refiere al campo de las técnicas para la reforestación del fondo marino y para la restauración de plantas acuáticas, en particular fanerógamas marinas, a partir de sus semillas. Con este fin, se presenta un dispositivo específico que garantiza el soporte de las semillas y el desarrollo y crecimiento de los brotes, hasta el momento de la replantación de las plantas obtenidas, lo que tiene lugar utilizando el mismo dispositivo.

Técnica anterior

Las técnicas de reforestación de plantas acuáticas conocidas en la técnica, se basan en el uso de material biológico como por ejemplo rizomas o terrones tomados de lechos donantes y replantados en puntos seleccionados para su reimplantación. Se requieren unos dispositivos de anclaje para asegurar que la planta reimplantada se ancle al substrato natural. Las intervenciones de restauración presentan algunos problemas logísticos y medioambientales, dado que la remoción de grandes cantidades de material biológico puede representar efectos negativos sobre las praderas donantes. Así mismo, algunas especies de fanerógamas marinas, incluyendo la Posidonia oceánica, están protegidas por acuerdos nacionales e internacionales, por tanto, la retirada de material biológico de las praderas es limitada o desaconsejada.

Las praderas marinas representan uno de los biomas más importantes en virtud de la función que desempeñan en el ecosistema y cuyo valor ha sido estimado en aproximadamente 3,8 trillones de dólares al año. Las fanerógamas marinas han sido considerados, de hecho, organismos capaces de construir nuevos hábitats y caracterizarse por su gran complejidad. Los sistemas fanerógamos marinos presentan una gran productividad primaria y liberan considerables cantidades de oxígeno al agua. Las praderas marinas contribuyen a la protección costera contra la erosión, gracias a la estabilización del lecho marino ejercida por los órganos subterráneos, rizomas y raíces, y a la amortiguación de la energía de las olas producida por las masas de los fascículos de las hojas. Finalmente, las praderas marinas representan una importante reserva de carbono de los océanos dado que almacenan grandes cantidades de carbono en los rizomas, raíces y sedimentos asociados con ellos, sustrayéndolo de los ciclos biológico, geológico y químico y evitando su reliberación a la atmósfera. En las últimas décadas, las praderas marinas han experimentado una progresiva regresión provocada por las alteraciones de las condiciones medioambientales producidas principalmente por actividades antrópicas perturbaciones naturales y procesos provocados por el cambio climático global. En respuesta a este fenómeno, se han desarrollado en todo el mundo determinadas estrategias para la gestión y conservación de las praderas marinas así como tratados e instrumentos reglamentarios específicos para la protección de las especies individuales y de los hábitats que forman (Ramsar Convetion Secretariat, 2013, El Manual de convención Ramsar: una guía para la Convención sobre Humedales, Ramsar, Iran, 1971,6a ed. Ramsar Convention Secretariat, Gland, Switzerland; Convención de Berna, 1979; Convención de Barcelona y protocolo SPA / BIO, 1982; Directivas 1992/43 / CCE, 2000/60 / CCE y 2008/56 / CE del Consejo y del Parlamento europeo). Cuando no hay condiciones para una recuperación espontánea de la pradera mediante procesos de recolonización natural, la restauración tiene lugar mediante intervenciones de trasplante destinadas a poner en marcha o acelerar el proceso de recuperación, para restablecer un hábitat funcional y autosostenido.

Las intervenciones de restauración medioambiental deben, por tanto, ser consideradas con cautela dentro de una estrategia de conservación y gestión más amplia de los hábitats fanerógamos marinos a escala regional, y deben atenerse a un código de buenas prácticas para potenciar al máximo la probabilidad de éxito que garantice un uso apropiado de los recursos biológicos, económicos y humanos disponibles.

Las fanerógamas marinas son plantas rizomatosas, con un tallo, denominado rizoma, las cuales presentan una postura erecta (ortotrópicas) o reptadora (plaigotrópicas), hojas frecuentemente planas, que se desarrollan desde el meristema apical de los rizomas y raíces que se desarrollan ventralmente desde el rizoma y anclan la planta al substrato. Algunas especies son capaces de formar una típica estructura en terraza, denominada “mata”, que consiste en el entrelazamiento de varias capas de rizomas, raíces y sedimentos depositados en el interior, en la que solo la capa superficial está compuesta por las porciones vegetativamente activas de la planta. Esta estructura es capaz de estabilizar eficazmente los lechos marinos de fondo blandos.

Los procedimientos de trasplante tradicionales disponen la eliminación de rizomas que incorporan uno o más haces de hojas o enteros racimos, mediante la explantación de los órganos subterráneos de la planta y del sedimento asociado procedentes de las praderas donantes, y la reinplantación de los mismos en los puntos elegidos para su trasplante. Diversos dispositivos de anclaje son necesarios para asegurar los trasplantes al substrato.

Las intervenciones de restauración llevadas a cabo a media y gran escala, plantean algunos problemas éticos y ecológicos, dado que la supresión de grandes cantidades de material biológico podría tener efectos negativos sobre las praderas donantes. Son conocidos los procedimientos definidos como independientes de los lechos donantes, los cuales utilizan semillas, brotes y plántulas desarrolladas a partir de una semilla, de propágulos vegetativos depositados en la playa (rizomas) o que estimulan el reclutamiento natural de propágulos mediante el posicionamiento de estructuras apropiadas sobre el lecho marino (Marion, S.R., & Orth, R.J., 2010, Técnicas innovativas de restauración de praderas a gran escala utilizando semillas de Zostera marina (pastos marinos). Restoration Ecology, 18 (4), 514 -526; Balestri, E., & 0 Lardicci, C., 2012. Plantas propagadas en vivero a partir de semilla: una herramienta novedosa para mejorar la efectividad y sostenibilidad de la restauración de los pastos marinos. Journal of Applied Ecology, 49 (6), 1426 - 1435). El uso de semillas y plantas desarrolladas a partir de semilla no afecta a las praderas donantes en cuanto utiliza material depositado en la playa. El uso de propágulos sexuales también asegura el mantenimiento de la variabilidad genética efectivamente correlacionada con una mayor resistencia y una mayor resiliencia de los pastos marinos a las alteraciones medioambientales y al rendimiento en las operaciones de trasplante. Por tanto, las metodologías de restauración de integración basadas en el uso de semillas y plántulas en estrategias de conservación representan una alternativa prometedora y recomendable desde el punto de vista ecológico.

El periodo entre la germinación de la semilla y el reclutamiento de la plántula es generalmente de 12 meses a partir de la germinación y representa una fase crítica en el ciclo vital de las plantas superiores y en particular de los pastos marinos. Durante las etapas tempranas de desarrollo, las semillas y las plántulas no presentan un sistema radical bien desarrollado que las deje ancladas firmemente en el substrato. Esto hace que las etapas tempranas de la vida cíclica de las plantas acuáticas queden particularmente expuestas a la acción de las olas y las corrientes que pueden arrastrar las jóvenes plántulas lejos del punto de asentimiento, permitiéndolas que enraícen y posteriormente recluten.

Meinesz, A., Caye, G., Loques, F., & Molenaar, H., Polimorfismo y desarrollo de la Posidonia oceánica trasplantada de diferentes partes del Mediterráneo en el National Park de Port-Cros, Botánica Marina, 36 (3), 209 - 216 (1993) describen un procedimiento de trasplante de cortes y brotes de Posidonia oceánica en el fondo del mar y en la mata muerta por medio de rejillas de plástico o estacas de metal, en el que después de tres años, la supervivencia de los trasplantes alcanzó del 20 al 73%.

Molenaar, H., & Meinesz, A., Reproducción vegetativa en la Posidonia oceánica: supervivencia y desarrollo de cortes trasplantados de acuerdo con diferentes separaciones, disposiciones y sustratos. Botánica Marina, 38 (1 - 6), 313 -322 (1995), describen el trasplante de cortes de Posidonia oceánica sobre mata muerta, arena y los pastos marinos Cymodocea nodosa en el que cada corte es fijado al substrato por medio de una estaca de metal curvada en el extremo. Después de tres años, la supervivencia de los trasplantes varía entre un 0% y un 84%. La estabilidad del sedimento y la reconformación del sedimento por los crustáceos son responsables de la alta mortalidad encontrada en la arena.

Balestri E, Piazzi L, Cinelli F (1998) Supervivencia y crecimiento de plántulas trasplantadas y naturales de Posidonia oceánica (L.) Delile en un área costera dañada. J. Exp Mar Bio Ecol 228: 209 -225, describen el trasplante de plántulas de Posidonia oceánica de dos meses de edad sobre mata muerta y sobre guijarros en el que el brote es envuelto con gasa y anclado por un hilo de nailon a una rejilla de plástico con una malla de 1 cm y las rejillas son ancladas al substrato mediante clavijas de acero. Después de tres años, la supervivencia de los brotes sobre la mata muerta fue de un 70%, mientras que sobre los guijarros ningún brote sobrevivió.

Piazzi, L., Baalestri, E., Magri, M., & Cinelli, F. (1998), trasplante experimental de la Posidonia oceánica (L.) Delile en un hábitat perturbado en el Mar Mediterráneo. Botánica Marina, 41 (1 - 6), 593 - 602, describen el trasplante de cortes de Posidonia oceánica fijados a rejillas de metal mediante alambres de hierro plastificados. Las rejillas son fijadas a la mata muerta mediante clavijas de metal. Después de tres años, la supervivencia varió entre el 59% y el 76%.

Bull, J.S., Reed, D. C., & Holbrook, S. J. (2004), Una evaluación experimental de diferentes procedimientos de restauración de Phyllospadix torreyi (césped marino). Restoration Ecology, 12 (1), 70 - 79, describen plántulas de Phyllospadix torreyi desarrolladas a partir de semillas en el espacio cerrado en el que son ancladas a hilos de nailon y explotan las peculiares estructuras quebradizas conseguidas por la semilla de esta especie. Los hilos de nailon son fijados al lecho rocoso utilizando masilla epoxi. La supervivencia de las plántulas fue baja, con una alta tasa de mortalidad in situ.

Vangeluwe D. Efectos del trasplante sobre la biometría y sobre la dinámica de los nutrientes, sobre el carbón y sobre la clorofila de la Posidonia oceánica (L.) Delile, M.Sc. Tésis, University of Liége (2007), describen el trasplante de rizomas de Posidonia oceánica espontáneamente separados de las praderas y fijados sobre un substrato de arena mediante rejillas de bambú. Los rizomas individuales son anclados a las rejillas por medio de fibras vegetales. Después de tres años, la supervivencia fue de un 16% debido a la baja persistencia de las estructuras de anclaje.

Carannante F. (2011) - Supervisión a largo plazo de trasplantes de Posidonia oceánica a gran escala. PhD, Tésis, University of Tuscia, Viterbo, 2011, describe el trasplante de Posidonia oceánica por medio de bastidores de hormigón dentro de los cuales se incrusta una malla metálica hexagonal en la que los cortes son insertados. Los bastidores son colocados sobre un substrato arenoso. El trasplante se llevó a cabo sobre un área total de 10.000 m2, en 13 claros dentro de una pradera preexistente. La supervivencia media de los cortes sobre los módulos de muestra alcanzó del 60 al 104%, con una elevada variabilidad interanual e interzona. En algunos puntos, debido a la presencia de fuertes tormentas las estructuras se destruyeron como cubierta.

Dominguez M., Celdrán, D., Muñoz Vera, A., Infantes, E., Martínez Baños, P., Marín, A., & Terrados, J. (2012), Evaluación Experimental de la Capacidad de Restauración de un Área Impactada de Piscifactoría con plántulas de Posidonia oceánica (L.) Delile. Restoration Ecology, 20 (2), 180 - 187, y Terrados, J., Marín, A., & Celdrán, D. (2013), Uso de plántulas de Posidonia oceánica a partir de frutos modelados en la playa para el plantado de prados marinos. Botánica marina 56 (2), 185 - 195, describen el trasplante de 8 a 12 semanas de plántulas de Posidonia oceánica sobre mata muerta y dentro de pastos marinos maduros, utilizando un tiesto de plástico dentro del cual se coloca fibra de vidrio sin la ayuda de estructuras de anclaje. El tiesto es anclado al substrato por medio de clavijas de metal. La supervivencia después de tres años sobre la mata muerta fue de un 44%, dentro de la pradera no hubo supervivencia de plántulas.

A. Alagna, T. Vega Fernández, G., D'Anna, C., Magliola, S. Mazzola, F. Badalamenti, 2015, PLOSone, Valoración de la preferencia del substrato de plántulas Posidonia oceánica: una decisión experimental de éxito de anclaje de plántulas en substratos rocosas vs arenosos, 10 (4) 1 - 15, describen un estudio en el que brotes de Posidonia oceánica es hicieron crecer a partir de las etapas más tempranas de germinación sobre un substrato rocoso calcáreo compuesto por una matriz de guijarros de diversos tamaños: guijarros grandes (LCo, diámetro medio 181,60 ± 0,39 mm; [media ± SD]), guijarros medios (Mco, 145,00 ± 3,10 mm), 5 guijarros pequeños (Sco, 105,00 ± 3,10 mm) y gravilla (CGr, 55,20 ± 13,60 mm), mezclados en diferentes proporciones para obtener tres niveles de complejidad de la matriz rocosa: 100& [volumen] LCo = baja complejidad, 76% Leo y 24% CGr = complejidad media, 31% Leo, 22% Mco, 25% SCo y 22% CGr = máxima complejidad. Después de 5 meses de cultivo en el cierre, en condiciones hidrodinámicas moderadas, los porcentajes de adhesión de los brotes sobre la matriz rocosa fueron de entre un mínimo de 84 ± 5% (media ± SE) sobre substratos de baja complejidad y un máximo de entre un 89 ± 4% sobre substratos de alta complejidad.

La patente francesa no. FR 2695536 describe un procedimiento de trasplante de rizomas de Posidonia oceánica utilizando clavijas en gancho fijadas en el sedimento. El procedimiento se refiere al trasplante de cortes y no de semillas o plántulas obtenidas de semillas.

La patente francesa no. FR 2239120 describe un procedimiento de trasplante que utiliza un anillo de hormigón fijado al substrato en el que se han practicado tres o más alojamientos para cortes de plantas marinas. El procedimiento se refiere al trasplante de cortes y / o rizomas explantados de pastos marinos donantes utilizados como unidad de trasplante y no para semillas o plántulas obtenidas de semillas.

La solicitud de patente internacional n. WO 2007054991 describe un procedimiento de trasplante de organismos de plantas destinados a ser anclados en lechos marinos que conlleva el uso de un bastidor de hormigón en el que se fijan unos brotes a una o más redes metálicas y a uno o más substratos biodegradables. El bastidor puede ser fijado en el sedimento con ganchos. Los rizomas de fanerógamas marinas u otras plantas acuáticas son explantados de los pastos marinos maduros y a continuación insertados entre las mallas de la red, con la parte basal incrustada en el sedimento. El procedimiento se refiere al trasplante de cortes y no de semillas de plántulas obtenidas de semillas.

La solicitud de patente italiana n. PA 20100000023 describe un sistema de impacto medioambiental bajo para la fijación rápida de organismos de plantas marinas sobre el lecho marino. En la descripción de la invención, se hace referencia a cortes (rizomas) de Posidonia oceánica. La estructura consiste en un piquete de material ferroso y en una serie de brazos de material biodegradable a los que se fijan los cortes. El procedimiento se refiere al trasplante de cortes y no de semillas o plántulas obtenidas de semillas.

La solicitud de modelo de utilidad italiano con el no. ITUB 20156832 y la patente italiana n. IT 1400800 describen un sistema similar al descrito en el documento PA 20100000023 en el que se introducen modificaciones para solventar los problemas críticos relacionados con la instalación del dispositivo. El procedimiento se refiere al trasplante de cortes y no de semillas o de plántulas obtenidas de semillas.

Las patentes europeas n. EP 2859789 y EP 2548435 describen una estructura de soporte para el replante de plantas acuáticas rizomatosas, que consiste en una jaula de metal dentro de la cual una masa de bloques de material inerte, tales como rocas, está posicionado. Los espacios entre los bloques constituyen alojamientos en los que situar los rizomas de plantas acuáticas. El procedimiento permite construir un substrato consolidado sobre el cual llevar a cabo el trasplante. El procedimiento se refiere al trasplante de cortes y / o rizomas explantados de praderas donantes utilizadas como unidades de trasplante y no a semillas o plántulas obtenidas de semillas.

La patente coreana No. KR 101253516 describe un Bastidor de Crecimiento de Semillas Phyllospadix japonicus destinado a ser situado sobre el lecho marino.

La solicitud de patente coreana no. KR 20120065092 explota la morfología peculiar de la semilla de la Phyllospadix japonicus, la cual presenta invaginaciones con cerdas para fijar las semillas al soporte. La invención propuesta en esta solicitud de patente explota las capacidades adhesivas del sistema de raíces de los brotes de algunas fanerógamas marinas. La morfología particular del soporte propuesta en la presente solicitud de patente dota a la plántula de una protección derivada de fuerzas hidrodinámicas y con su peso se opone a la acción de arrastre del movimiento de las olas. Su modularidad hace que el soporte sea apropiado para su posicionamiento en entornos rocosos, los cuales constituyen naturalmente el hábitat colonizado por esta especie.

La solicitud de patente coreana No. KR 20070044749 y la patente coreana n. KR 100732638 describen unas estructuras de soporte incrustadas en el substrato y provistas de apéndices. Estas estructuras explotan la peculiar morfología de la semilla de este pasto marino, que presenta algunas invaginaciones provistas de cerdas para fijar las semillas al soporte.

La patente coreana no. KR 101659304 describe un sistema diseñado para crear un apropiado hábitat para la vida de los peces, los denominados arrecifes sumergidos, y de modo secundario, para la colonización de diversos organismos marinos tales como los cohombros, o pepinos de mar, pulpos y algas.

También la patente coreana No. KR 102003705, la solicitud de patente coreana n. KR 20150093346 y la patente china n. CN 105735199 describen unas estructuras de soporte para el crecimiento de algas.

La patente coreana KR 101429481 divulga una estructura de soporte para plantas terrestres.

Problema técnico

La necesidad de desarrollar procedimientos más sostenibles desde el punto de vista ecológico, que soporten poblaciones fanerógamas marinas degradadas sin dañar las poblaciones donantes, es fuertemente sentida en el sector de referencia.

Los inventores de la presente invención, en consecuencia, enfocaron el uso de plántulas desarrolladas a partir de semillas para intervenciones de reforestación, porque estas técnicas no provocan impactos sobre los lechos donantes que utilizan frutos depositados en la playa y semillas como material inicial, una elección que también garantiza el mantenimiento de la variabilidad genética en las praderas afectadas por intervenciones de restauración.

Los inconvenientes relacionados con el uso de semillas principalmente afectan al periodo entre la germinación de las semillas y el reclutamiento de plántulas in situ, lo que representa la fase crítica del ciclo vital de las fanerógamas marinas. De hecho, durante los primeros meses de vida de las plántulas jóvenes todavía no presentan un sistema de raíces bien desarrollado y, por tanto, pueden ser fácilmente erradicadas y arrastradas lejos por las olas y las corrientes. Esto no permite el asentamiento y por consiguiente la supervivencia de los nuevos individuos.

Por tanto, es necesario incrementar la probabilidad del anclaje y de la resistencia del anclaje de los asentamientos al substrato durante los primeros meses de vida, para incrementar la probabilidad de persistencia in situ, de supervivencia y finalmente el reclutamiento de nuevos individuos hasta la madurez.

A la luz de los inconvenientes anteriormente descritos y sobre la base de lo ya conocido en la técnica, los inventores de la presente invención, han desarrollado un dispositivo y un procedimiento adecuado para aquél que permite mejorar la tasa de anclaje y la fuerza de anclaje de los asentamientos obtenidos a partir de las semillas sobre el dispositivo, para la posterior transferencia en el mar en los puntos elegidos para intervenciones de reposición.

El dispositivo desarrollado utiliza materiales naturales compatibles con las características medioambientales con los puntos de trasplante y puede ser situado en puntos donde los impactos mecánicos hayan conducido a la eliminación de porciones de pradera junto con el substrato original y donde sea necesario reconstituir y / o estabilizar el substrato en el área de recepción del trasplante o en puntos caracterizados por mata muerta enterrada. Así mismo, el uso del dispositivo propuesto permite reducir al mínimo el tiempo de trabajo de la inmersión y reducir los costes operativos.

Las técnicas conocidas utilizan cortes, y estructuras de anclaje de hormigón y / o con metal y partes plásticas, las cuales son, por consiguiente, alóctonas y materiales ampliamente no biodegradables, los cuales tampoco siempre garantizan la retención sobre el terreno de los trasplantes en presencia de olas y corrientes, siendo por tanto propensos a ocasionar daños a los propios replantes y a los pastos marinos adyacentes, así como a provocar la dispersión del material alóctono en el entorno marino.

La solución propuesta por la presente invención se caracteriza, además por la utilización de semillas, por la utilización de soportes de material natural, compatible con los existentes en el punto de trasplante para aprovechar las propiedades adhesivas del sistema radical de las plántulas, obtenidas de las semillas. El soporte constituye un balasto de la plántula joven, y permite mantener el propágulo en posición una vez transferido al punto de trasplante incluso en presencia de una gran intensidad de movimiento de las olas y corrientes.

Así mismo, la solución propuesta por la presente invención puede presentar una naturaleza modular, y puede adaptarse a substratos irregulares y rocosos, en los que el impacto estético sea mínimo, en cuanto el lecho de roca natural es rápidamente colonizado por organismos marinos y ya no resulta distinguible.

Finalmente, está indicado para su uso en casos en los que es necesario reconstruir el substrato de asentamiento de la planta, como resultado de los impactos mecánicos que puedan haber causado la suspresión de la pradera y del substrato original de la planta, tales como dragado y / o el soterramiento de la pradera.

Dado que el tamaño de la semilla y / o de la plántula son diferentes de los de un rizoma, los inventores de la presente invención han seleccionado con este fin la configuración del dispositivo de soporte propuesto y las dimensiones de las cavidades obtenidas dentro del mismo, las cuales, por consiguiente, difieren de las de los dispositivos diseñados para ser utilizados para el trasplante de rizomas. Las configuraciones y dimensiones de las cavidades practicadas en el dispositivo propuesto hacen posible explotar las peculiares capacidades adhesivas poseídas por el sistema radical de algunas especies de fanerógamas marinas y de plantas acuáticas en las etapas juveniles del ciclo vital y, por tanto, difieren de los sistemas ya propuestos por el estado de la técnica.

Por consiguiente, la selección propuesta de la geometría y del diseño y de las dimensiones específicas de las cavidades del dispositivo, permiten optimizar la tasa de adherencia de las raíces de la plántula al soporte. En particular, el soporte presenta una cavidad principal la cual, con sus diferentes geometrías, garantiza el correcto alojamiento de la semilla y la protección contra la hidrodinámica en las etapas tempranas de germinación y desarrollo de las raíces. Así mismo, la correcta inclinación de los substratos permite que las raíces crezcan siguiendo el estímulo gravitrópico predominante hacia abajo y su desarrollo en íntimo contacto a la superficie del soporte, posibilitando así el proceso de bioadhesión al substrato a través de los pelos de las raíces, produciendo un anclaje de las plántulas en el soporte que sea rápido, fuerte y estable.

Objeto de la invención

El problema técnico, por consiguiente, se resuelve mediante la provisión de un dispositivo modular para soportar, hacer crecer y replantar plantas acuáticas rizomosas a partir de semillas tal como se expone en las reivindicaciones adjuntas.

Otras características se pondrán de manifiesto a partir de la subsecuente descripción detallada con referencia a los datos experimentales ofrecidos y a las figuras adjuntas.

Breve descripción de las figuras

La Figura 1 muestra dos formas de realización del dispositivo de forma poliédrica: el módulo único con alojamiento (cavidad) para una única semilla - brote y la forma multimodular con una secuencia de módulos en bloques únicos de roca, cada uno de los cuales puede alojar una semilla.

La Figura 2 muestra otras dos formas de realización del dispositivo: el módulo único con el alojamiento (hendidura) para un único brote - semilla en una vista frontal y en sección, en la que la semilla está insertada en el punto más estrecho de la hendidura con el eje mayor paralelo al eje de la hendidura y la forma multimodular con una secuencia de módulos en un único bloque de roca, en la que múltiples semillas / brotes pueden ser alojados.

La Figura 3 muestra un ángulo a, definido como el ángulo entre el paralelo a la porción de substrato del soporte donde la plántula se sitúa y la superficie del soporte donde las raíces crecen.

Descripción detallada de la invención

El objeto de la presente invención es un dispositivo modular para soportar, hacer crecer y replantar plantas acuáticas rizomatosas a partir de semillas, caracterizado por un único módulo de forma poliédrica 1 con una anchura de al menos 7 cm, una longitud de al menos 7 cm, una altura de al menos 8 cm y que comprende al menos un depósito 2 consistente en una cavidad 2 alojada en el depósito 2 caracterizado por una profundidad de entre 2 y 5 cm, un diámetro entre 1,5 y 5 cm y que presenta al menos un agujero pasante que atraviesa cada lado del módulo 4 con un diámetro de entre 3 y 5 mm, o, como alternativa, dicho depósito se caracteriza por una anchura de al menos 4 cm, una longitud de al menos 10 cm, una altura de al menos 8 cm y que comprende al menos una hendidura 5 dispuesta en paralelo con el lado más largo del dispositivo 1, caracterizado por una profundidad a definida como la distancia desde el vértice superior del dispositivo 1 hasta el vértice inferior de la hendidura 5 entre 6 y 3 cm y por una anchura b definida en el punto más ancho de la misma hendidura 5 de al menos 1,5 cm, en el que el al menos un agujero pasante 4 o la al menos una hendidura 5 está dispuesto/a de acuerdo con una inclinación para formar un ángulo a mayor o superior a 45° o inferior o igual a 135°, en el que a es el ángulo entre la paralela con el substrato de soporte del dispositivo y la superficie del dispositivo donde las raíces crecen, en el que el dispositivo está compuesto por un material débilmente erosionable compatible desde el punto de vista mineralógico, seleccionándose el punto de implantación entre el grupo compuesto por piedra caliza, rocas volcánicas de caliza o arenisca.

Las medidas mínimas del dispositivo, anchura de al menos 7 cm, longitud de al menos 7 cm, altura de al menos 8 cm, y las medidas mínimas de anchura de al menos 4 cm, longitud de 10 cm, altura de al menos 8 cm, están en función de la presencia del depósito 2 y de la hendidura 5, respectivamente, y son las medidas mínimas necesarias para su realización.

Las medidas máximas del dispositivo serán dictadas de vez en cuando por las necesidades logísticas del sistema de cultivo y por el transporte hasta el punto de restauración y están, por tanto, relacionadas con la funcionalidad de la invención.

Respecto de la hendidura 5, la anchura b de al menos 1,5 cm asegura que una semilla con un diámetro de alrededor de 1 cm como las de la Posidonia oceánica esté alojada en su interior, mientras que otras especies presentan en general una semilla con un diámetro menor.

Los dispositivos pueden presentarse en forma de un único módulo, cada uno de ellos puede acomodar uno o más alojamientos (depósitos) para la(s) semilla(s) dependiendo del tamaño del módulo y del número de depósitos que puede derivarse de acuerdo con ello.

Una pluralidad de dispositivos puede ensamblarse de manera conjunta en una solución multimodular en la que múltiples dispositivos se ensamblen in situ en el momento f del trasplante.

Para facilitar el transporte, es posible, en un momento posterior, combinar múltiples módulos (dispositivos) caracterizados cada uno por uno o más alojamientos (depósitos), que utilicen adhesivos apropiados para el entorno acuático y en particular para el entorno marítimo.

El material erosionable, como por ejemplo la toba volcánica no es apropiada para la construcción de los dispositivos.

Las plantas acuáticas rizomatosas cuyas semillas pueden ser alojadas en el dispositivo de la presente invención para su soporte, crecimiento y replante, son plantas acuáticas que viven en aguas marinas, agua dulce o aguas transicionales que se caracterizan por sus propiedades adhesivas del sistema radical de las plántulas y / o del hipocótilo de la semilla.

Dentro del significado de la presente invención, capacidad adhesiva significa la capacidad del sistema radical para anclarse al substrato mediante procesos de bioadherencia. Dentro del significado de la presente invención, los mecanismos de bioadherencia más frecuentes en las plantas son: la adhesión química producida por la secreción extracelular de sustancias adhesivas por los elementos de contacto entre la planta y el substrato (células de las raíces, pelos de las raíces) y el denominado interbloqueo mecánico, esto es, el crecimiento de los elementos de contacto entre la planta y el substrato (células de las raíces, pelos de las raíces) dentro de las irregularidades del substrato, replicando la topografía de la superficie y la consiguiente rigidización de los elementos de contacto por medio de la deposición de lignina y / o compuestos celulósicos. En particular, la solución técnica propuesta es aplicable a fanerógamas marinas como por ejemplo la Posidonia oceánica, la Thalasia testudinum, la Thalassia hemprichii, la Phyllopadix spp., la Enhalus acoroides y la Halophila triscostata para las cuales se conoce las propiedades adhesivas del sistema radical de los brotes y / o del hipocolótilo de las semillas según se ha descrito.

En una forma de realización preferente, como se muestra en la figura 1, las dimensiones del dispositivo son anchura 7 cm, longitud 7 cm, altura 8 cm, el depósito presenta una cavidad de profundidad de 2 cm y un diámetro de 1 cm para alojar la semilla y al menos dos orificios con un diámetro de aproximadamente 4 mm dentro de cada lado del paralelepípedo, excluyendo el lado superior en el que está practicada la cavidad central. Los orificios interceptan la cavidad central y se desarrollan vertical o diagonalmente, con una inclinación de substrato caracterizada por un ángulo a superior o igual a 45° e inferior o igual a 135°, en el que a representa el ángulo entre la paralela con el substrato de soporte y la superficie sobre la que las raíces crecen, como se muestra en la figura 3. La cavidad permite el crecimiento de las raíces y la futura fuga de las mismas fuera del soporte. La inclinación correcta del substrato permite que las raíces crezcan siguiendo el estímulo gravitrópico predominante descendente y se desarrollen en íntimo contacto con la superficie del soporte, posibilitando con ello la adherencia de los pelos de las raíces al substrato. La anchura y la longitud del dispositivo pueden ser mayores y, en este caso, es posible practicar más alojamientos (depósitos) en el mismo dispositivo, como se muestra en la Figura 1.

En otra forma de realización de la invención, el dispositivo presenta una anchura de 4 cm, una longitud de 10 cm, una altura de 8 cm, como se muestra en la Figura 2. El depósito consiste en una hendidura que se desarrolla en paralelo con el lado más largo, con una profundidad de 5,8 cm y una anchura de 2,7 cm. La inclinación se caracteriza por un ángulo a superior o igual a 45° e inferior o igual a 135°, donde a representa el ángulo entre la paralela con el substrato del soporte y la superficie del soporte donde las raíces acrecen, como se muestra en la figura 3. Es posible preparar dispositivos más anchos y practicar más hendiduras (depósitos) en el mismo dispositivo o practicar un depósito más largo en el que alojar más plántulas, como se muestra en la figura 2.

También se describe un procedimiento para recolectar, cultivar, maximizar el anclaje de plántulas al soporte, y el subsecuente trasplante al campo incluyendo las siguientes etapas:

a) identificación de las litologías presentes en el punto de trasplante y búsqueda del material de piedra disponible en el mercado con las características más similares en términos de composición mineralógica, erosionabilidad, color;

b) fabricación del dispositivo;

Por ejemplo, el tratamiento del material de piedra elegido tiene lugar mediante el uso de una sierra circular para la reducción en bloques de dimensiones definidas y para la creación de la hendidura si se utiliza la variante 2 del soporte. El tratamiento mediante el uso de un taladro de 10 mm de diámetro para la realización de la cavidad central a escala de centímetros y de 3 mm de diámetro para la realización de las cavidades a escala de milímetros en caso del uso de la variante 1 del soporte.

c) la recolección de frutos y semillas liberados de las praderas en el periodo reproductivo, en áreas costeras colonizadas por praderas de pastos marinos de buena salud, en áreas de acumulación de residuos de plantas marinas pasadas pocas horas del varamiento para impedir que se deterioren o que resulten contaminadas por patógenos.

Por ejemplo, a lo largo de las costas del suroeste del Mar Mediterráneo, el depósito de las semillas y frutos de la Posidonia oceánica se produce anualmente entre abril y junio, en cantidades variables de un año al siguiente. Como media, teniendo conocimiento de los periodos de liberación de las semillas y de las áreas de varamiento es posible recolectar de decenas a cientos de semillas en un día. En algunos casos, episodios de varamiento masivo hace posible que se recolecten miles de semillas en unas pocas horas. El varamiento se produce de una manera periódica a lo largo del tiempo, puede persistir durante de 1 a 2 días y puede volver a producirse muchas veces durante la misma estación reproductiva.

d) crianza en sistemas de cultivo. Después de la recolección, la semilla es extraída del fruto, enjuagada con agua de mar esterilizada y situada en el sistema de cultivo bajo condiciones controladas durante las semanas siguientes.

De modo preferente, las condiciones de cultivo en el recinto son: temperatura 21° C, salinidad 38 ppt, irradiancia 40 ±5 pmol fotones m-2 s-1, fotoperiodo 12: 12 horas, luz: oscuridad. El porcentaje de germinación y de supervivencia de las plántulas en el sistema de cultivo registradas en los primeros 3 - 4 meses de vida en diversas experiencias es de aproximadamente un 80%.

e) alojamiento de la semilla / plántula en el dispositivo; la semilla / plántula es situada en el reservorio del dispositivo, o en el punto más estrecho de la hendidura con el eje geométrico mayor paralelo al desarrollo de la hendidura en el caso de la segunda variante del dispositivo. El alojamiento de la plántula en el dispositivo debe tener lugar dentro de las primeras cuatro semanas a partir del inicio de la germinación, antes de que el sistema de raíces haya alcanzado un desarrollo excesivo (longitud de raíces primaria inferior a 10 mm y longitud de raíces secundaria inferior a 5 mm). Esta carencia permite que el sistema de raíces en crecimiento se adapte a la estructura del dispositivo, obteniendo un anclaje muy estable a través de los pelos de las raíces adhesivas mediante el hipocótilo y las raíces. Así mismo, el crecimiento de las raíces dentro de los agujeros determina un incremento de la fuerza de anclaje debida a la fricción mecánica ejercida por las raíces sobre el propio soporte. Después de plantar las semillas sobre el soporte, es necesario dejar la unidad de soporte de las plántulas en el sistema de cultivo durante al menos de 4 a 6 semanas, asegurando una perturbación mecánica mínima. Esta fase de contacto prolongado y sin perturbación entre las raíces y el dispositivo asegura que el proceso de adherencia a través de los pelos de las raíces sea satisfactorio y que el sistema de raíces crezca mediante la réplica de la morfología del soporte, maximizando la superficie de contacto entre las raíces y el substrato y, por tanto, la fuerza de anclaje global.

f) transferencia de la unidad plantón - dispositivo hasta el punto de trasplante. No se requerirá nada en esta etapa para fijar la plántula al dispositivo de piedra, en cuanto ésta resultará espontánea y firmemente anclada a su soporte. La plántula y el dispositivo de piedra constituirán la unidad de trasplante. La transferencia in situ debe llevarse a cabo asegurando que la unidad de trasplante permanezca sumergida y minimizando cualquier tiempo de emergencia (minutos). El dispositivo de piedra representa un balasto natural y proporciona a la unidad de trasplante un peso tanto mayor cuanto mayor es el soporte. El peso de la unidad de plántula -dispositivo ejercerá resistencia sobre la hidrodinámica producida por las corrientes y el movimiento de las olas y proporcionará estabilidad a la unidad de trasplante. Incrementando el peso de la unidad de trasplante se incrementará la probabilidad de que la estructura permanezca en posición en presencia del movimiento de las aguas, por tanto los soportes deben estar dimensionados de acuerdo con la hidrodinámica, con el tipo de substrato presente y con el procedimiento de instalación sobre el terreno. Las unidades de trasplante son apropiadas para ser insertadas dentro de estructuras mayores, como por ejemplo, colchones de piedra ya desarrollados en patentes anteriores. En este caso, las unidades de trasplante quedarán bloqueadas y contenidas por la jaula exterior del colchón. La unidad debe estar correctamente dimensionada de manera que no pueda escapar de la malla de la jaula o debe quedar bloqueada entre otras rocas que compongan el material de relleno de la propia jaula.

El procedimiento descrito es aplicable a puntos de trasplante donde los impactos mecánicos hayan determinado daños o la retirada de los lechos de los pastos marinos junto con el substrato original y sea necesario reconstituir y / o estabilizar el substrato de la planta. En este caso, la unidad plántula - dispositivo puede quedar situada dentro de un substrato reconstruido o consolidado, como por ejemplo unos colchones de piedra o dentro de los lechos de piedras libres. Si el punto elegido se caracteriza por la presencia de mata muerta es posible alojar las unidades de plántula -dispositivo dentro de la estructura de la mata.

El campo de aplicabilidad de la invención atañe a la restauración de todos los pastos marinos y las plantas acuáticas que sean capaces de producir semillas con propiedades adhesivas del sistema de raíces durante las etapas iniciales del ciclo inicial. Entre las fanerogámas marinas estos caracteres han sido considerados para algunas especies pertenecientes a los géneros Phyllospadix, Thelasia, Enhalus y Halophila, así como respecto de la especie Posidonia oceánica.

Ejemplos

El dispositivo de la presente invención y el procedimiento relacionado para su uso han sido ensayados sobre la especie Posidonia oceánica (L.) Delile, fanerógama marina endémica y dominante del mar Mediterráneo, incluida entre las especies protegidas del Anexo I de la Convención de Berna (1979), cuyas praderas representan un hábitat de interés prioritario para la conservación de acuerdo con la Directiva Hábitat de la Comisión Europea (92 / 43 / CEE) y el Protocolo SPA / BD de la Convención de Barcelona (1976). La Posidonia oceánica se utiliza aquí como modelo para otras especies que producen semillas con propiedades adhesivas del sistema de raíces durante las etapas iniciales del ciclo vital, como por ejemplo las relacionadas con los géneros Thalassia, Enhalus, Phyllospadix y Halophila.

La Posidonia oceánica se reproduce sexualmente por medio de los frutos liberados entre el final de la primavera y el principio del verano. Los frutos se separan de la planta madre y flotan durante unos pocos días empujados por las corrientes. Cuando está maduro el fruto se abre y deja caer una semilla, carente de inactividad, con capacidad fotosintética, de la que los primordios de la hoja y la raíz han ya comenzado a desarrollarse.

Las semillas de la Posidonia oceánica durante las primeras etapas de germinación producen estructurales unicelulares (pelos) en la base del hipocótilo de la semilla y sobre las raíces primarias y secundarias con capacidad adhesiva y con una función de anclaje. Algunos experimentos han mostrado que el anclaje por medio de pelos de raíz adhesivos es eficaz solo cuando la adhesión se produce sobre substratos consolidados (roca), dado que, en presencia de perturbaciones hidrodinámicas, estos substratos presentan la necesaria inercia para permanecer en posición. Por el contrario, los pelos de las raíces se adhieren a las partículas sedimentarias sobre substratos móviles (arena, gravilla), y, aunque esto determina un incremento en el peso de la plántula y de la inercia que esto opone al movimiento de las masas de agua, esto no es suficiente para retener el propágulo en posición, si no se encuentra en condiciones particularmente benignas (muy baja intensidad hidrodinámica). La máxima resistencia adherente de los brotes de Posidonia oceánica registrada sobre substrato rocoso fue de 23,8 N, equivalente a una fuerza ponderal de 2,43 kg, ampliamente suficiente para garantizar la persistencia de las jóvenes plántulas durante tormentas invernales. La presencia de cavidades en el substrato a escalas relevantes para la semilla y para la plántula (1 a 3 cm) influye positivamente en la capacidad de retención de los propágulos en presencia de la hidrodinámica. Así mismo, la complejidad topográfica a una escala compatible con la del diámetro de las raíces (milímetros) acopladas con un diseño adecuado que permite el desarrollo del sistema de raíces en íntimo contacto con el substrato, de acuerdo con los tropismos de la raíz, permite obtener una adherencia estable del sistema de raíces para el soporte deseado en unas pocas semanas.

La supervivencia y adhesión de los brotes del sistema de cultivo fue evaluado después de seis meses de cultivo sobre los soportes de piedra objeto de la presente invención (edad de las plántulas de aproximadamente 6 y medio meses):

La tasa de supervivencia de los brotes adheridos a un soporte de tipo 1): 87,5 ± 12,50% (media ± error estándar), porcentaje medio de supervivencia medida sobre 2 depósitos de cultivo.

Tasa de supervivencia de brotes adheridos al soporte tipo 2): el 100%.

No hay estadísticamente diferencias significativas en cuanto a la supervivencia entre los dos tipos de soporte.

El porcentaje de adhesivo a los soportes a través de los pelos radicales adhesivos tipo soporte 1): 100%.

El porcentaje de adhesión de los sustratos a través de los pelos de raíz tipo soporte 2): 100%.

Se obtuvieron los datos preliminares sobre la supervivencia de los brotes in situ 4 meses después del trasplante en el mar (edad de las plántulas 10 y medio meses):

Tasa de supervivencia: 83,33 ± 5,97% (media ± error estándar), no hay diferencias estadísticamente significativas de supervivencia entre los dos tipos de soporte. Número de réplicas = 6, cada una correspondiente a una unidad de trasplante experimental (la unidad de trasplante experimental consiste en un colchón de piedra enjaulada en el que hay varias plántulas, cada una anclada a un soporte).

En comparación, la capacidad adhesiva de las plántulas de Posidonia oceánica de en torno a una semana de vida cultivadas sobre substratos consolidados (roca), por tanto, de una configuración diferente con respecto al dispositivo de la presente solicitud. En un experimento, las plántulas de Posidonia oceánica fueron criadas en depósitos sobre soportes fabricados con baldosas de piedra caliza con diferentes configuraciones. Las baldosas utilizadas fueron baldosas planas de 10 x 10 cm (baja complejidad), baldosas de 10 x 10 cm con 5 surcos paralelos de 0,4 cm de ancho y 0,4 cm de profundidad (complejidad media), baldosas de 10 x 10 cm con un surco central con una anchura de 2 cm y una profundidad de 1 cm y 4 surcos paralelos entre sí y con respecto al surco central de 0,4 cm de ancho y 0,4 cm de profundidad (alta complejidad). Después de cuatro meses de cultivo, en condiciones hidrodinámicas débiles, el porcentaje de adherencia de las plántulas a los soportes de piedra fue de 55 ± 3% (media ± SE) sobre soportes de alta complejidad, 29 ± 1% sobre soportes de complejidad media y de un 0% en soportes de baja complejidad.

Así mismo, se cultivaron plántulas de Posidonia oceánica con dos semanas de antigüedad sobre soportes fabricados a partir de piedra calcarenítica con diferentes configuraciones. Se utilizó la configuración denominada “cubo”, que consiste en un paralelepípedo con un tamaño mínimo de 7 x 7 x 8 cm, en la que se practicó una cavidad con una profundidad de 2 cm y un diámetro de 1,6 cm para alojar la semilla, y dos agujeros de aproximadamente 4 mm de diámetro a cada lado de paralelepípedo para el crecimiento de las raíces. La segunda configuración, denominada “hendidura” consistía en un paralelepípedo de 4 x 10 x 8 cm, dentro del cual se practicó una hendidura con una profundidad de 5,8 cm y una anchura máxima de 2,7 cm.

La inclinación de los agujeros de la primera configuración y de las paredes de la hendidura de la segunda configuración se caracterizaba por un ángulo a superior o igual a 45° e inferior o igual a 135°, donde a es el ángulo entre la paralela con el substrato que soporta el dispositivo y la superficie del dispositivo sobre la que las raíces crecen. Una tercera configuración, denominada “estrella”, consistía en un paralelepípedo de 10 x 8 x 4 cm con un agujero central que pasa de lado a lado, 1 cm de diámetro y 8 surcos de 0,5 cm de ancho y 0,5 cm de profundidad practicados sobre la superficie superior del paralelepípedo. Finalmente, la cuarta configuración denominada “baldosa” estuvo compuesta por un paralelepípedo de 8 x 8 x 1 cm con una superficie plana. Después de seis meses de cultivo en condiciones hidrodinámicas débiles, ningún tipo de plántulas se adhirió al tipo de “baldosa” de soporte, sobre los soportes tipo “cubo” y “hendidura”, la adherencia se produjo en el 100% de los casos, afectando tanto al sistema de raíces de la plántula, por medio de los pelos de las raíces adherentes, y a la parte inferior de la semilla, a través de los pelos de las raíces adherentes. Las raíces se desarrollaron en su mayoría dentro de los propios soportes. Sobre el soporte tipo “estrella”, la adherencia se produjo en el 100% de los casos, pero solo a través de la parte inferior de la semilla, mientras que las semillas desarrolladas hacia abajo, siempre fuera del soporte, que salían del agujero central y afrontaban la ruptura durante la transferencia de la semilla a partir del sistema de cultivo hasta el punto de trasplante.

Claims (7)

REIVINDICACIONES

1. - Dispositivo modular (1) para soportar, hacer crecer y replantar plantas acuáticas rizomatosas a partir de semillas, que comprende un único módulo (1) de forma poliédrica, caracterizado por una anchura de al menos 7 cm con una longitud de al menos 7 cm y un altura de al menos 8 cm y que comprende al menos un depósito (2) que consiste en una cavidad (3) alojada en el depósito (2), con una profundidad de entre 2 y 5 cm y un diámetro de entre 1,5 y 5 cm, y que presenta al menos un agujero pasante (4) con un diámetro de entre 3 y 5 mm, en el que el al menos un agujero pasante (4) está dispuesto de acuerdo con una inclinación, de manera que forme un ángulo (a) superior o igual a 45 grados e inferior o igual a 135 grados, donde el ángulo (a) es el ángulo entre una paralela con un substrato que soporta el dispositivo y la superficie del dispositivo sobre la que las raíces crecen, en el que el dispositivo (1) consiste en un material eficientemente erosionable, compatible desde el punto de vista mineralógico con el punto de trasplante elegido dentro del grupo compuesto por piedra caliza, piedra caliza calcarenética, arenisca compacta o rocas volcánicas.

2. - Dispositivo modular para soportar, hacer crecer y replantar plantas acuáticas rizomatosas a partir de semillas, que comprende un único módulo (1) de forma poliédrica caracterizado por una anchura de al menos 4 cm, una longitud de al menos 10 cm, una longitud de al menos 8 cm, y que comprende al menos una hendidura (5) dispuesta en paralelo con el lado más largo del dispositivo (1) con una profundidad (a) definida como la distancia desde la parte superior del dispositivo (1) hasta el vértice inferior de la hendidura (5) entre 6 y 3 cm y una anchura (b) definida en el punto más ancho de la hendidura (5) de al menos 1,5 cm, en el que la al menos una hendidura (5) está dispuesta de acuerdo con una inclinación de manera que forme un ángulo (a) superior o igual a 45 grados e inferior o igual a 135 grados, donde el ángulo (a) es el ángulo entre una paralela a un substrato que soporta el dispositivo y la superficie del dispositivo sobre la que las raíces crecen, en el que el dispositivo (1) consiste en un material débilmente erosionado, compatible desde el punto de vista mineralógico con el punto de trasplante, elegido entre el grupo compuesto por piedra caliza, piedra caliza calcarenética, arenisca compacta o rocas volcánicas.

3. - Dispositivo modular (1) de acuerdo con la reivindicación 1, en el que en la cavidad (3) hay al menos un agujero pasante (4) por cada lado con la excepción del lado superior.

4. - Dispositivo modular de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, que comprende múltiples módulos (1) de una forma multimodular.

5. - Dispositivo modular de acuerdo con la reivindicación 4, en el que en la forma multimodular varios módulos (1) están unidos por apropiados adhesivos para el entorno acuático.

6. - Dispositivo modular (1) de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la cavidad (3) presenta una profundidad de 2 cm, un diámetro de 1,6 cm, y dos agujeros pasantes (4) por cada lado con un diámetro de 4 mm con la inclinación (a) entre 45 y 135 grados.

7. - Dispositivo modular (1) de acuerdo con la reivindicación 2, en el que la hendidura (5) presenta una profundidad (a) de 5,8 cm y una anchura (b) de 2,7 cm y una inclinación (a) de entre 45 y 135 grados.