Las algas azul-verde, también llamadas cianobacterias, son un grupo grande y heterogéneo de organismos procariotas, principalmente fotosintéticos. Las cianobacterias se asemejan a las algas eucariotas en muchos aspectos, incluidas las características morfológicas y los nichos ecológicos, y en su día fueron tratadas como algas, de ahí el nombre común de algas azul-verde. Desde entonces, las algas han sido reclasificadas como protistas, y la naturaleza procariota de las algas verde-azules ha hecho que se clasifiquen con las bacterias en el reino procariota Monera.
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Al igual que el resto de procariotas, las cianobacterias carecen de núcleo con membrana, mitocondrias, aparato de Golgi, cloroplastos y retículo endoplásmico. Todas las funciones que llevan a cabo estos orgánulos unidos a la membrana en los eucariotas, las lleva a cabo la membrana de la célula bacteriana en los procariotas. Algunas cianobacterias, especialmente las formas planctónicas, tienen vesículas de gas que contribuyen a su flotabilidad. Las características químicas, genéticas y fisiológicas se utilizan para clasificar el grupo dentro del reino. Las cianobacterias pueden ser unicelulares o filamentosas. Muchas tienen vainas para unir otras células o filamentos en colonias.
Las cianobacterias contienen sólo una forma de clorofila, la clorofila a, un pigmento verde. Además, contienen varios carotenoides amarillentos, el pigmento azul ficobilina y, en algunas especies, el pigmento rojo ficoeritrina. La combinación de ficobilina y clorofila produce el característico color azul-verde del que estos organismos derivan su popular nombre. Debido a los otros pigmentos, sin embargo, muchas especies son en realidad verdes, marrones, amarillas, negras o rojas.
La mayoría de las cianobacterias no crecen en ausencia de luz (es decir, son fotótrofas obligadas); sin embargo, algunas pueden crecer en la oscuridad si hay un suministro suficiente de glucosa que actúe como fuente de carbono y energía.
Además de ser fotosintéticas, muchas especies de cianobacterias también pueden «fijar» el nitrógeno atmosférico, es decir, pueden transformar el nitrógeno gaseoso del aire en compuestos que pueden ser utilizados por las células vivas. Las especies filamentosas con células especializadas, denominadas heteroquistes, son especialmente eficaces en la fijación del nitrógeno. Los heteroquistes son inclusiones celulares de paredes gruesas que son impermeables al oxígeno; proporcionan el entorno anaeróbico (sin oxígeno) necesario para el funcionamiento de las enzimas fijadoras de nitrógeno. En el sudeste asiático, las cianobacterias fijadoras de nitrógeno se cultivan a menudo en los arrozales, eliminando así la necesidad de aplicar fertilizantes nitrogenados.
Las cianobacterias tienen un tamaño que oscila entre 0,5 y 60 micrómetros, lo que representa el mayor organismo procariota. Están ampliamente distribuidas y son extremadamente comunes en el agua dulce, donde aparecen como miembros tanto del plancton como del bentos. También están abundantemente representadas en hábitats como las pozas de marea, los arrecifes de coral y las zonas de rociado de marea; unas pocas especies también aparecen en el plancton oceánico. En tierra, las cianobacterias son comunes en el suelo hasta una profundidad de 1 m (39 pulgadas) o más; también crecen en superficies húmedas de rocas y árboles, donde aparecen en forma de cojines o capas.
Las cianobacterias florecen en algunos de los entornos más inhóspitos que se conocen. Pueden encontrarse en manantiales calientes, en lagos fríos bajo 5 m de capa de hielo y en las superficies inferiores de muchas rocas en los desiertos. Las cianobacterias suelen estar entre los primeros colonizadores de la roca desnuda y el suelo. Existen varios tipos de asociaciones entre las cianobacterias y otros organismos. Algunas especies, por ejemplo, crecen en una relación mutualista con los hongos, formando organismos compuestos conocidos como líquenes.
Las cianobacterias se reproducen asexualmente, ya sea por medio de la fisión binaria o múltiple en las formas unicelulares y coloniales o por fragmentación y formación de esporas en las especies filamentosas. En condiciones favorables, las cianobacterias pueden reproducirse a un ritmo explosivo, formando densas concentraciones llamadas blooms. Las floraciones de cianobacterias pueden colorear una masa de agua. Por ejemplo, muchos estanques adquieren un tono verde opaco como resultado del crecimiento excesivo de cianobacterias, y las floraciones de especies ricas en ficoeritrina causan el ocasional color rojo del Mar Rojo. Las floraciones de cianobacterias son especialmente comunes en aguas contaminadas por residuos de nitrógeno; en estos casos, el crecimiento excesivo de cianobacterias puede consumir tanto oxígeno disuelto en el agua que los peces y otros organismos acuáticos perecen.
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