Los bosques de kelp y su importancia ecosistémica

¡Buenas! ¡Cuánto tiempo!

Espero que todos os encontréis perfectamente y mejor que nunca. ¿Hacía tiempo que no nos veíamos por aquí verdad? Me da mucha alegría poder volver a estar aquí con vosotros compartiendo este post.

Y sinceramente, no se me ocurre mejor forma de volver a publicar que con el artículo que os traigo hoy. Hablaremos sobre los bosques de kelp, quizás uno de los grandes olvidados del medio marino. Os trataré de mostrar algo más de información sobre ellos, el valor que tienen como recurso ecosistémico, lo que aportan a los humanos, y mucho más.

Se avecina un post largo e interesante, así que sin más dilación.. ¡vamos allá!

¿QUÉ SON LOS BOSQUES DE KELP?

Los bosques de kelp son un ecosistema marino cuya definición engloba una serie de macroalgas pardas, que en sentido estricto sólo incluyen las del orden Laminariales, aunque ciertos estudios también incluyen las de los órdenes Tilopteridales, Desmarestiales y Fucales.

Se considera “uno de los ecosistemas más productivos del planeta” (Arafeh-Dalmau et al., 2020), junto a otros como los manglares. Destaca especialmente en cuanto a la producción de detritos, debido a la gran cantidad de biomasa que conforma un bosque de kelp. “La tasa media global estimada de producción de detritos por parte de los kelps es de 706 g de C/m3 · año, lo que representa el 82% de la productividad anual del kelp” (Krumhansl y Scheibling, 2012). Esto demuestra la alta productividad primaria de este tipo de ecosistema si lo comparamos por ejemplo con otros de climas fríos, como en el estudio realizado por Teira et al., 2012 en las islas Shetland del Sur (Antártida), donde las tasas de producción primaria fueron de 0.255-7 g C/ m3 · año. Además, debemos valorar la importancia en cuanto a servicios ecosistémicos que otorga, que “tienen un valor de miles de millones de dólares para la humanidad” (Arafeh-Dalmau et al., 2020).

Figura 1. Distribución global de los diferentes géneros de kelp del orden Laminariales. Como se puede apreciar, predominan los géneros Macrocystis y Laminaria.

Son especies las cuales “muchas de ellas se limitan al Pacífico Norte templado occidental u oriental, mientras que la distribución de los géneros más ricos en especies (Alaria, Laminaria, Saccharina) incluye el Ártico, y están muy extendidos en el Atlántico Norte.” (Bolton y John J., 2010). Una explicación de por qué se concentra la mayor riqueza de especies en el Pacífico nororiental puede ser que “tiene nutrientes más elevados y más fiables” (Dayton, 1985), respaldando el aspecto ecológico de disponibilidad de nutrientes en dicha zona. También se aporta que “fueron las fuentes evolutivas de la colonización global de las macroalgas pardas” (Fragkopoulou et al., 2022), creando la especiación actual a partir del Pacífico nororiental, existiendo actualmente especies que se desarrollan mejor en climas más meridionales.

Pese a la riqueza mayoritaria en dichas zonas, los bosques de kelp se han expandido a lo largo de los trópicos gracias a su capacidad adaptativa. Para ello realizan una serie de variaciones que les permiten desarrollarse en estas zonas de aguas más templadas, compensando las mayores temperaturas. Salvo excepciones, casi nunca se dan donde las Tª medias mensuales mínimas son superiores a 20°C. Una de las medidas más eficaces consiste en situarse a mayores profundidades (aunque siempre en la zona fótica, ya que se sustentan gracias a los procesos fotosintéticos). Otra es la de aprovechar las zonas donde se producen comúnente procesos de surgencias de aguas frías, lo que compensa la mayor Tª media del agua de la región. “Esto refuta una opinión muy extendida pero errónea de que los kelps existentes se dan exclusivamente en hábitats de aguas frías» (Bolton y John J., 2010). Un ejemplo de esta expansión es Laminaria ochroleuca, “una especie lusitana de afinidad cálida que se distribuye desde el Mediterráneo y Marruecos hacia el norte hasta el Reino Unido e Irlanda” (Frontier et al., 2022).

Figura 2. Ejemplar de Macrocystis pyrifera.

El alga más estudiada en estos bosques es Macrocystis pyrifera, del orden Laminariales. Forma densos bosques en muchas partes del mundo, “incluyendo zonas del noreste del Pacífico, las costas del sur de Sudamérica, muchas islas del Océano Antártico y zonas aisladas de Sudáfrica, Australia y Nueva Zelanda”. Esta amplia distribución la hace idónea para ser objeto de diferentes estudios, ya que se puede comparar su adaptación, método de reproducción, tamaño de los bosques, predadores y comunidades biológicas, etc. entre las diferentes latitudes por las que se distribuye, algo más complicado de realizar con otras especies de Laminariales.

ASPECTOS REPRODUCTIVOS, DIVERSIDAD DE ESPECIES, Y CONDICIONES FÍSICO-QUÍMICAS ÓPTIMAS PARA SU DESARROLLO

¿Cómo se reproduce el kelp? Vamos con un poco de biología.

El ciclo vital de estas especies consiste en “una alternancia de generaciones entre gametofitos haploides microscópicos y grandes esporofitos diploides que producen soros reproductivos” (Dayton, 1985). Los esporofitos son los más característicos y visibles en los bosques de kelp, llegando a alcanzar hasta los 30 m de longitud.

La fecundación depende de la proximidad de los gametofitos masculino y femenino, porque “los gametos masculinos tienen una dispersión muy limitada. La dispersión masculina de corto alcance se supera en muchas especies mediante esporas fértiles que son capturadas por animales bentónicos como gusanos tubulares, erizos de mar…” (Dayton, 1985). Estos procesos de reproducción zoófila no son los únicos con los que se produce la fecundación, pero muestran la importancia del ecosistema como un conjunto de interacciones y relaciones interespecíficas entre sus especies. Los factores ambientales también pueden influir en gran medida en las etapas juveniles, es por ello que la alteración de los mismos supone, entre otras consecuencias, un impacto en los procesos reproductivos de los ecosistemas.

“Hay muchos informes de hibridación exitosa entre especies aceptadas de Laminariales estrechamente relacionadas, e incluso se ha sugerido que miembros de diferentes géneros son al menos parcialmente fértiles (Coyer et al. 1992)” (Bolton y John J., 2010). Esto es un dato relevante, ya que puede explicar la amplia diversidad de géneros, y la adaptabilidad de ciertas especies a nuevos hábitats más templados. Y es posible que nos defina la estacionalidad de las actividades reproductivas según las diferentes especies, ya que varía de unas a otras. Por ejemplo, Macrocystis es fértil todo el año, mientras que kelps del género Laminaria se reproducen en otoño e invierno, y algunas como Pterygophora varían a lo largo de sus diferentes rangos geográficos.

 

Figura 3. Ciclo reproductivo del kelp, que comprende esa alternancia entre gametofitos haploides microscópicos y grandes esporofitos diploides.

En cuanto a las condiciones óptimas para el desarrollo de los bosques de kelp, los factores ambientales más importantes que influyen son la luz, la sedimentación, el sustrato, los nutrientes, la salinidad, el movimiento del agua y la temperatura. Son factores que no son independientes los unos de los otros. De hecho, la mayoría de los mismos dependen en cierta medida de la Tª. Es por ello que la distribución de estos bosques se ve altamente relacionada con las latitudes, aunque después puedan existir zonas en las que se produzcan procesos de surgencia de aguas frías en la costa, que faciliten la proliferación de dichos bosques, o plataformas continentales con poca pendiente que permitan la ubicación de estas algas a profundidades fóticas algo mayores. Las “upwelling areas” o zonas de afloramiento de aguas frías son esenciales en cuanto a la distribución de nutrientes y la regulación de las Tªs. Según un estudio de Vega et al., 2005 sobre las especies Macrocystis pyrifera y Lessonia trabeculata realizado en el norte de Chile, donde las condiciones físicas fluctúan temporalmente, “durante el fenómeno de El Niño de 1997-1998 los patrones espacio-temporales de abundancia del conjunto de algas se mantuvieron gracias a la continuidad del afloramiento costero, que amortiguó y moderó el calentamiento superficial del mar y el depósito de nutrientes… la intensificación de los procesos de afloramiento tras La Niña de 1998-2000 aumentó las entradas de nutrientes en los hábitats submareales, favoreciendo la productividad del conjunto de algas”. Lo que muestra que la mayor o menor intensidad de estos procesos de afloramiento influyen en los bosques de algas, y pueden determinar su proliferación en zonas más subtropicales, como el norte de Chile.

El sustrato por excelencia de estos bosques son los sustratos duros. “La sedimentación y la socavación son procesos muy perjudiciales para las algas” (Dayton, 1985). En la mayoría de los casos, sus efectos son más acuciantes en las esporas y los gametofitos (es decir, en el proceso reproductivo) y en plantas jóvenes, que aún no han crecido lo suficiente como para soportar adecuadamente estos procesos abióticos. Además, estas zonas son más vulnerables a los procesos de tormentas, pudiendo llegar a causar graves daños a las especies que se asienten en un sustrato blando y poco asentado. Aunque según algunos estudios, algunas especies resisten mejor que otras, “Laminaria jarlowii y Eisenia arborea parecen más resistentes que otras como Macrocystis pyrifera y Pterygophora califórnica” (Dayton, 1985). Esto se debe a que pueden realizar la germinación y el reclutamiento en sustratos blandos, o a que toleran cierto grado de enterramiento. Pero incluso las especies que toleran el enterramiento prefieren adherirse a sustratos duros.

Los nutrientes, como se ha mencionado, son claves en el desarrollo de los bosques. Uno de los más relevantes es el nitrógeno disuelto, especialmente en forma de nitrato (NO3⁻). El nitrato “es crucial para la formación de aminoácidos, proteínas, pigmentos y ácidos nucleicos (Lobban y Harrison, 1994)” y “en condiciones de bajo nitrógeno, el crecimiento suele estancarse, y los tejidos se desprenden y pierden (Gerard 1982)” (Sánchez-Barredo et al., 2012).

También hay otros como el fosfato (PO₄³⁻) y compuestos traza que son importantes para su desarrollo (zinc, manganeso, cobre, cromo, yodo…), ya sea porque constituyen su estructura celular, o realizan funciones bioquímicas en los tejidos. Hay ciertas especies que realizan lo que se conoce como un almacenamiento de nitrógeno, lo que les permite subsistir en esos meses donde la disponibilidad es más pobre. Este almacenamiento interno lo realizan en los tejidos, y es un método muy eficaz como reserva interna de nutrientes frente a las carencias en el medio, permitiéndoles subsistir varios días incluso con una disponibilidad nula de nitrógeno en agua.

No todos los periodos del año son igual de ricos en disponibilidad, debido principalmente a procesos de estratificación de la columna de agua, que ocurren principalmente en la época estival, cuando se produce un aumento de las Tªs en la capa superficial. Eso impide la adecuada mezcla de las aguas, y por lo tanto la distribución de los nutrientes en la columna de agua.

 
Figura 4. Estructura de un bosque de kelp. La distribución de las especies varía en función de la profundidad.

Los bosques de kelp son ecosistemas vulnerables a los cambios físico-químicos en el ecosistema, ya que variaciones en esos valores pueden no ser capaces de ser atenuados por los bosques y, por ende, dañar el ecosistema. Esto no es algo novedoso, se llevan produciendo casos de pérdidas de bosque de kelp por procesos físico-químicos desde hace años. En el fenómeno de El Niño de 1983 “las fuertes tormentas invernales en el sur de California destruyeron la mayor parte del dosel del alga gigante Macrocystis pyrifera” (Dayton y Tegner, 1984).

EL ECOSISTEMA DE LOS BOSQUES DE KELP Y SUS SERVICIOS ECOSISTÉMICOS ASOCIADOS

Un ecosistema como el de los bosques de kelp es una señal de un hábitat rico y destacable, sirve de refugio para gran variedad de especies. Comprende una gran cantidad de redes tróficas e interacciones, desde los productores primarios hasta los grandes predadores. El conjunto de estas interacciones y del hábitat que generan produce una serie de servicios ecosistémicos directos e indirectos, tanto para la sociedad como para otros ecosistemas asociados.

La mayoría de la biomasa generada en estos bosques se produce en forma de detrito, que es la descomposición de las algas en pequeñas partículas orgánicas. Según varios estudios, estos detritos desempeñan una serie de funciones de gran importancia para el ecosistema, entre ellas la de la producción, ya que la mayoría de esta se genera a través de las vías detríticas. “El detritus de los macrófitos representa una fuente de energía significativa y altamente nutritiva dentro de muchas redes alimentarias costeras (Fairbanks et al., 2018; Mann, 1988; Thresher et al., 1992). Además, se ha identificado como una fuente potencialmente importante de carbono que puede exportarse y transferirse a hábitats con sumideros a largo plazo, contribuyendo así al secuestro natural de carbono y a la mitigación del cambio climático” (Frontier et al., 2022). Los detritos pueden desplazarse grandes distancias gracias a las corrientes marinas, lo que genera esa conexión entre hábitats, y por lo tanto suministra materia orgánica a zonas que quizás sean más pobres en nutrientes.

Como conclusión en cuanto a nutrientes y procesos asociados, el proceso fotosintético reduce el CO2 de la disolución en el agua e impide que se libere a la atmósfera. Este proceso también contribuye a la retención del carbono y su posterior fijación en el fondo.

La formación de dichos bosques también previene los procesos de erosión costera y gravedad de temporales en la costa, ya que la densidad que caracteriza a estas formaciones mitiga la velocidad del oleaje en su llegada al borde costero y retiene los sedimentos. Es por ello que bosques como los de kelp, o praderas de fanerógamas marinas como Posidonia oceanica son tan relevantes en el hidrodinamismo y los procesos erosivos de la costa. La conservación de estas barreras naturales supone un alto ahorro económico en estructuras antrópicas de protección erosiva y en actuaciones de recuperación de playas. Utilizar sistemas de teledetección puede ser muy útil para monitorizar los bosques de kelp y poder realizar un seguimiento de los mismos, con el objetivo de desvelar si están sufriendo procesos de degradación o pérdida de biomasa. “Las imágenes de satélite permiten cartografiar las poblaciones de algas gigantes existentes e históricas en regiones poco estudiadas, pero la automatización de la detección de algas gigantes mediante imágenes de satélite requiere enfoques que sean robustos frente a la complejidad óptica del entorno poco profundo y cercano a la costa.” (Houskeepeer et al., 2022).

 
Figura 5. Los bosques de kelp generan gran cantidad de servicios ecosistémicos.

Los bosques de kelp también aportan una serie de servicios ecosistémicos de tipo económico y cultural a la sociedad. “Son importantes en muchas industrias para la alimentación humana, la producción de alginatos (Zemke-White y Ohno, 1999), así como para muchos otros usos, como la medicina (Smit 2004) y la alimentación en la acuicultura del abalón (Troell et al., 2006)” (Bolton y John J., 2010). Pero como comentaremos en el siguiente apartado, usos como la explotación comercial pueden afectar a los bosques de algas, y por lo tanto deben regularse y ser sostenibles.

AMENAZAS Y PROCESOS QUE AFECTAN A LOS BOSQUES DE KELP

Al igual que gran cantidad de ecosistemas del planeta, los bosques de kelp son otro de los sistemas que se encuentran amenazados por efecto del cambio climático y por actividades humanas. Una variación en algún valor de temperatura, en cantidad de nutrientes, en el hidrodinamismo, etc. puede desbalancear la cadena trófica y causar un desequilibrio que produzca la proliferación excesiva de alguna especie, con el correspondiente declive de otras de valor para el ecosistema.

“Los bosques de algas encarnan el concepto de «sistemas centinela» (indicadores tempranos) ante el cambio climático” (Arafeh-Dalmau et al., 2020). Esto puede sernos de gran utilidad para advertirnos de forma temprana sobre cambios en alguna variable en el medio, pero a su vez, hace que este sistema sea altamente vulnerable a los mismos. Por ejemplo, entre 2014 y 2016, se produjeron en el Pacífico noroccidental una serie de olas de calor marinas extremas de larga duración, que diezmaron los ecosistemas de bosques de kelp presentes en el Estado de California y Baja California (México). “Tres años después, los bosques de algas gigantes, antes extensos, no se han recuperado. Muchos de estos bosques submarinos han desaparecido, sustituidos por kelps más pequeños o por «barrens» de erizos de mar, que ya no pueden proporcionar alimento y refugio a diversas comunidades ecológicas.” (Arafeh-Dalmau et al., 2020). El aumento de temperaturas también provoca la aceleración en la descomposición de los detritos, alterando el ciclo de carbono y la disponibilidad de nutrientes en el medio, así como el desplazamiento de las especies hacia latitudes más altas, con el objetivo de situarse en zonas más frías acordes a sus condiciones. “El calentamiento de los océanos está afectando a los bosques de algas en todo el mundo, lo que se manifiesta en forma de cambios en el área de distribución de las especies, alteraciones en la estructura de la población y cambios en los procesos ecológicos básicos, como la productividad primaria y la resiliencia (Harley et al., 2012; Smale, 2019; Wernberg et al., 2010)” (Frontier et al., 2022).

En cuanto a las mayores amenazas que se encuentran, según estudios, “En tres bosques de algas en el centro y sur de California donde se monitorearon parches, las principales fuentes de mortalidad de algas adultas estaban relacionadas con tormentas y/o el pastoreo de erizos de mar.” (Dayton, 1985). Por lo que podemos observar, el balance trófico es fundamental en las amenazas que afectan a los bosques. Si los equinoideos, que se alimentan de las macroalgas (sobre todo de los kelps juveniles en crecimiento), logran una excesiva proliferación, estos alterarán gravemente el balance ecosistémico, pudiendo llegar a un punto de no retorno. Dicha proliferación puede verse motivada por cambios en las condiciones químicas del agua debido a procesos de contaminación o de calentamiento, por disminución de predadores naturales (asteroideos, cangrejos, langostas, ciertas especies de peces, etc), por actuaciones antrópicas (por ejemplo la caza de nutrias, que son predadoras de los erizos de mar, y si se elimina este componente, tendrán menor competencia en el ecosistema), etc. “A menudo, zonas de muchas hectáreas son periódicamente despojadas de macroalgas por los erizos de mar” (Dayton, 1985). Hay registros de estos “terrenos estériles” tanto en el hemisferio norte (en Japón, el sureste de Alaska, Washington, California, New Hampshire, Nueva Escocia…) como en el sur (Nueva Zelanda, Chile, Argentina, Sudáfrica…). Por lo tanto, mantener una red trófica en buen estado, donde existan tanto predadores como presas en un adecuado equilibrio ecosistémico, es vital para la buena salud del ecosistema del kelp.

Figura 6. Red trófica de los bosques de kelp. Alterada, entre otros factores, por el ser humano.

Otra de las amenazas es el uso de las macroalgas como fuente de alimentación antrópica y usos comerciales (medicina, cosméticos, etc). Este uso puede suponer la explotación extensiva de los bosques, y por lo tanto su degradación. “La recolección de algas para la industria del alginato puede tener grandes impactos.” (Carbajal et al., 2022). No es algo exclusivo de este ecosistema, somos conscientes de la explotación a gran escala que el ser humano lleva realizando sobre los ecosistemas marinos desde hace años, como la cría de camarones en las zonas de manglares de Sudamérica, o la acuicultura intensiva en jaulas. Estas explotaciones provocan importantes alteraciones en el medio marino, ya sea la destrucción del ecosistema prístino, la introducción de antibióticos y gran cantidad de nutrientes, la alteración del comportamiento de las especies autóctonas, etc. Es por ello que la recolección de algas para la industria alimenticia o farmacéutica puede alterar considerablemente el hábitat del kelp, e interferir en el espacio de gran número de especies que lo habitan. Por lo que sería interesante proponer una recolección sostenible basada en las condiciones de cada ecosistema de kelp, o tratar de realizar cultivos en zonas específicas, con el objetivo de no alterar el medio marino y también poder garantizar un sello de calidad en la producción de estas macroalgas.

Estos cultivos actualmente lo realizan empresas como Ocean Forest, de origen noruego, que como abogan en su web, “La visión de Ocean Forest es multiplicar sustancialmente la producción de alimentos a partir del mar de manera sostenible mediante la recolección de especies de la parte inferior de la cadena alimentaria.” (OceanForest, https://www.leroyseafood.com/en/sustainability/ocean-forest/). Empresas que realizan cultivos de este tipo pueden ser una buena sustitución frente a la recolección tradicional, pero también deben ser controlados, y sería adecuado estudiar si suponen una interferencia o modificación del entorno donde se realiza.

 
Fig. 7. Ejemplo de cultivos de macroalgas utlizando diferentes estructuras artificiales.

A su vez, los hábitats también pueden sufrir por la introducción de especies alóctonas para fines comerciales. Undaria pinnatifida (o wakame, alga comestible muy consumida en Japón) “se ha introducido desde Japón en muchas regiones templadas, probablemente como consecuencia de la acuicultura de marisco, y «se considera una de las amenazas más urgentes y agresivas para los ecosistemas marinos (Uwai et al. 2006).” (Bolton y John J., 2010). Las introducciones de especies alóctonas suponen una grave amenaza para cualquier ecosistema, ya sea marino o terrestre. La mayoría de los mismos se ha producido por introducciones humanas, ya sean intencionadas o accidentales, con fines comerciales o recreativos. Un ejemplo conocido es el de la introducción del cangrejo rojo americano en la Península Ibérica, que es portador del hongo de la Afanomicosis, y lo transmitió al cangrejo de río ibérico autóctono, acabando con la mayoría de sus poblaciones. Otro caso conocido es el de la introducción sobre los años 60 de la perca del Nilo en el lago Victoria (África) con fines de rentabilizar la explotación pesquera en dicho lago. En pocos años, la perca alteró gravemente la cadena trófica del lago, desplazando a los cíclidos autóctonos de la punta de la pirámide alimenticia, e incluso extinguiendo especies debido a esta alteración.

Todas estas experiencias nos deberían de servir como aprendizaje para no volver a cometer este tipo de errores. Pero desgraciadamente sabemos que esto es difícil que ocurra, y siempre van a existir intereses comerciales, como en este caso el del wakame en Japón. Es una labor complicada, pero se debe tratar de cambiar esa visión tanto desde los consumidores como desde los productores y recolectores, adaptándonos a las condiciones y recursos que nos ofrece el medio, pero sobre todo tratando de no alterarlos excesivamente por fines económicos o recreativos.

 

CONCLUSIONES

¿Os ha gustado el artículo? ¡Espero que hayáis podido observar la importancia de este hábitat marino!

Quizás no tan reconocido como otros, y sin embargo, es uno de los ecosistemas más relevantes del planeta, no sólo en el ámbito marino, sino global, aportando gran cantidad de servicios ecosistémicos.

Es necesario realizar actuaciones de conservación y protección de los mismos, para tratar que estos sufran los menores impactos posibles. Aunque como se ha visto en el último apartado, son muchas las amenazas que los conciernen: aumento de Tªs, mayor proliferación de predadores, explotaciones con fines comerciales, introducción de especies alóctonas… Y es complicado que estas amenazas no se intensifiquen en el futuro. Como aspecto positivo, se observa la gran capacidad de estas especies de desplazarse hacia zonas más adecuadas para su proliferación, lo que predice que en un futuro se produzcan más de estos desplazamientos, que impedirán la extinción de las especies frente a los cambios presentes y futuros.

En definitiva, el futuro se depara incierto… y con probables variaciones en los bosques de kelp de todas las latitudes. Es vital combinar los registros históricos, los conocimientos actuales, y las nuevas tecnologías con el objetivo de realizar predicciones y modelos precisos frente a sus incipientes amenazas.

Y recuerda…

«Mantén tus creencias a flote»

Arafeh-Dalmau, N., Schoeman, DS., Montano-Moctezuma, G., Micheli, F., Rogers-Bennett, L., Olguin-Jacobson, C. y Possingham, HP. (2020). Marine heat waves threaten kelp forests. Science, 367(6478): 635-635. doi: 10.1126/science.aba5244

Bolton, JJ. (2010). The biogeography of kelps (Laminariales, Phaeophyceae): a global analysis with new insights from recent advances in molecular phylogenetics. Helgoland Marine Research, 64(4): 263-279. doi: 10.1007/s10152-010-0211-6

Carbajal, P., Salazar, AG., Moore, PJ. y Perez-Matus, A. (2022). Different kelp species support unique macroinvertebrate assemblages, suggesting the potential community-wide impacts of kelp harvesting along the Humboldt Current System. Aquatic Conservation-Marine and Freshwater Ecosystems, 32(1): 14-27. doi: 10.1002/aqc.3745

Dayton, PK. (1985). Ecology of Kelp Communities. Annual Review of Ecology and Systematics, 16: 215-245. doi: 10.1146/annurev.es.16.110185.001243

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