La respiración de los microorganismos del suelo y el cambio climático

La actividad microbiana del suelo resulta ser un factor clave sobre las emisiones de carbono a la atmósfera. Sin embargo, deberían separarse varios aspectos diferentes. Por un lado nos encontramos con el impacto del aumento de las temperaturas sobre el medio edáfico. Otro estriba en las repercusiones de los cambios de uso del suelo.  Tampoco debemos olvidarnos ni del deshielo de los suelos con permafrost (Criosoles y Gelisoles), ni de la mineralización de los suelos turbosos (Histosoles)  producto del mencionado ascenso de las  temperaturas. Obviamente existen más procesos que deben tenerse en cuenta. Generalizar puede resultar peligroso. Hoy presentamos una noticia que “dice demostrar” que el efecto del cambio climático actual no inducirá un incremento masivo de las emisiones de dióxido de carbono desde el medio edáfico a la atmósfera, como “defiende la mayor parte de la comunidad científica”. ¿¿??. En el artículo publicado, los autores afirman que aun se conoce muy poco sobre un tema tan capital. Aquí todos estamos de acuerdo. Si no se invierte para investigar, como es el caso, las repercusiones son obvias, por no decir espurias. Ahora bien, el modo de abordar el tema de estos investigadores, no parece el más apropiado, y por tanto, las conclusiones deben quedar en “cuarentena”. Veamos porqué. 

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Una de las posibles maquinarias empleada para estimar la respiración del suelos: Fuente AccuWeather.com

La nota de prensa comienza señalando que el metabolismo (fisiología) de los microorganismos del suelo, determina la cantidad de carbono gaseoso emitido a la atmósfera. “Una obviedad incuestionable”. Seguidamente añaden que conforme las temperaturas aumenten, las comunidades microbianas edáficas serán menos eficientes a la hora de emitir anhídrido carbono, aunque no debemos olvidarnos del metano (esto último lo afirmo yo). Pero mostremos las debilidades de la metodología empleada, el diseño experimental y los argumentos esgrimidos, por cuanto el resto del texto no merece la pena ni explicarlo en español-castellano, en vista de los puntos flacos de que adolece todo el estudio.

En primer lugar, hablamos de modelos de simulación, avalados, en cierta medida por resultados de campo. Los investigadores que firman el trabajo, afirman que han introducido en tal constructo matemático-informático el rol desempeñado por las encimas del suelo, aspecto que no se había considerado con anterioridad. Empero también señalan que sus conclusiones se basan en suponer que las comunidades microbianas no alterarán su comportamiento en el futuro. Y de ser así, concluyen que la eficiencia microbiana declinara a la hora de emitir carbono gaseoso a la atmósfera. Demasiadas asunciones no corroboradas y ramplonas hasta decir ¡basta!.

Abajo os dejamos los enlaces de varios de los post previos escritos en esta bitácora, que avalan las consideraciones que vemos a realizar a renglón seguido. 

1. La atmósfera de un suelo, en general, es diez veces más rica en anhídrido carbónico, a la par que atesora menos oxígeno que la atmósfera aérea. Debe analizarse cuidadosamente como se alterará este balance.

2. El suelo no es un medio homogéneos, sino rico en nichos ecológicos muy dispares, que albergan comunidades microbianas con fisiologías acusadamente distintas.

3. La actividad de los microorganismos del suelo depende de de las fuentes alimenticias que su ambiente proporciona: carbono orgánico, nutrientes, aire y agua.

4. El carbono que almacena un suelo en forma de materia orgánica determina en gran medida la disponibilidad de nutrientes para las biocenosis, por lo que su actividad depende en gran medida de aquél, como de la producción primaria del ecosistema considerado.

5. La acumulación de materia orgánica se encuentra condicionada por los usos del suelo, así como por la disponibilidad del agua que el medio edáfico almacena. Esta última no debe ser excesiva como para generar anaerobiosis (falta de oxigeno), ni demasiado escasa (por cuanto bacterias arqueas, hongos y muchos invetebrados son organismos acuáticos que habitan en las películas del liquido que albergan los poros pequeños o rodean a los agregados edáficos). Por lo tanto, un exceso o carencia de agua inhiben la actividad microbiana, lo cual se traduce en un descenso de la mineralización y humificación del carbono, y como corolario de la respiración de los microorganismos edáficos.

6. La mayor parte de los climas poseen acusadas fluctuaciones estacionales que fomentan o disminuyen la actividad temporal de las comunidades biológicas del suelo. La mayor parte de la respiración se genera en las partes del ciclo anual que atesoran una cantidad de agua adecuada y una temperatura elevada.

7. Si los modelos climáticos “parecen predecir adecuadamente” el ascenso de las temperaturas, su distribución regional es menos precisa, siendo peor aun las que pueden acaecer a escala local y para diferentes tipos de suelos.

8. Las predicciones sobre la cantidad de precipitaciones en una localidad dada (incluso a nivel de bioma), así como su distribución a lo largo del ciclo anual, se distan mucho de ser adecuadamente predecibles, por los mentados modelos climáticos.  En cualquier caso, si como estos últimos apuntan, en el futuro padeceremos mayores eventos extremos, es decir sequías e inundaciones (léase déficit o exceso de agua), el balance total de carbono desprendido puede verse ampliamente condicionado por la magnitud-frecuencia de aquellos.    

9. Se ha demostrado que en ambientes mediterráneos, semiáridos y áridos, los organismos del suelo descienden a mayores profundidades en los periodos desfavorables (ya sea por falta de agua y/o por temperaturas superficiales excesivamente frías) y vuelven a retornar cerca de la superficie del suelo cuando son idóneas. Dicho de otro modo, sufren migraciones para paliar tales veleidades, que en lugar de ser horizontales en el espacio lo son verticales, pero al fin y al cabo es lo mismo. Como corolario, tomar en cuenta tan solo el horizonte superficial del suelo dará lugar a errores considerables en buena parte de la superficie del planeta.

10. Se soslaya lo que puede acaecer en los suelos helados y turberas cercanas a los polos, o en la cumbres montañosas (turberas y suelos helados: Histosoles, y Criosoles o Gelisoles), uno de los mayores reservorios de carbono del planeta, y que conciernen a los biomas de tundra, taiga y de las altas montañas.

11. Los microorganismos del suelo dado su escasa vida media, enorme número de generaciones en pocos días y la transferencia horizontal de genes, pueden modificar su fisiología en breve tiempo, como lo constata su rápida adquisición de resistencia a antibióticos y herbicidas. En consecuencia, partir de la premisa de “si no alteran su comportamiento” no deja de ser una soberana sandez.

12. Se soslaya el secuestro de carbono inorgánico (carbonatos), muy importante en ambientas áridos y semiáridos, cuando ni tan siquiera sabemos que cantidad de carbono logra secuestrar anualmente en ambientes poco propicios para almacenar carbono orgánico. Este también suele acumularse preferentemente en las partes más profundas del perfil de suelo, por lo que ceñirse al análisis de la capa superficial, es a todas luces improcedente.

Dicho todo esto, y aun a sabiendas de que no he realizado un análisis exhaustivo, uno debe llegar a la conclusión de que el estudio no deja de ser más que una estupidez que tan solo es útil a la hora de alimentar confusiones. Que revistas como Nature Geosciences publiquen esta bazofia nos informa de lo descarriados que andas sus editores y referees. Hoy por hoy, la comunidad científica padece más incertidumbres que certidumbres en este tema.

Juan José Ibáñez

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Proceso respiratorio y adaptación ambiental. Claves para su comprensión. Respiración 2. (Salvador González Carcedo)

Los Suelos y el Ciclo del Carbono

Secuestro de Carbono Inorgánico de los Suelos: Mapa Mundial de Distribución

 

Soil Microbes Produce Less Atmospheric CO2 Than Expected With Climate Warming

ScienceDaily (Apr. 27, 2010)The physiology of microbes living underground could determine the amount of carbon dioxide emitted from soil on a warmer Earth, according to a study recently published online in Nature Geoscience.

Researchers at UC Irvine, Colorado State University and the Yale School of Forestry & Environmental Studies found that as global temperatures increase, microbes in soil become less efficient over time at converting carbon in soil into carbon dioxide, a key contributor to climate warming.

Microbes, in the form of bacteria and fungi, use carbon for energy to breathe, or respire, and to grow in size and in number. A model developed by the researchers shows microbes exhaling carbon dioxide furiously for a short period of time in a warmer environment, leaving less carbon to grow on. As warmer temperatures are maintained, the less efficient use of carbon by the microbes causes them to decrease in number, eventually resulting in less carbon dioxide being emitted into the atmosphere.

Microbes aren’t the destructive agents of global warming that scientists had previously believed,” said Steven Allison, assistant professor of ecology & evolutionary biology at UCI and lead author on the study. “Microbes function like humans: They take in carbon-based fuel and breathe out carbon dioxide. They are the engines that drive carbon cycling in soil. In a balanced environment, plants store carbon in the soil and microbes use that carbon to grow. The microbes then produce enzymes that convert soil carbon into atmospheric carbon dioxide.”

The study, “Soil-Carbon Response to Warming Dependent on Microbial Physiology,” contradicts the results of older models that assume microbes will continue to spew ever-increasing amounts of carbon dioxide into the atmosphere as the climate continues to warm. The new simulations suggest that if microbial efficiency declines in a warmer world, carbon dioxide emissions will fall back to pre-warming levels, a pattern seen in field experiments. But if microbes manage to adapt to the warmth — for instance, through increased enzyme activity — emissions could intensify.

“When we developed a model based on the actual biology of soil microbes, we found that soil carbon may not be lost to the atmosphere as the climate warms,” said Matthew Wallenstein of the Natural Resource Ecology Laboratory at Colorado State University. “Conventional ecosystem models that didn’t include enzymes did not make the same predictions.”

Mark Bradford, assistant professor of terrestrial ecosystem ecology at Yale, said there is intense debate in the scientific community over whether the loss of soil carbon will contribute to global warming. “The challenge we have in predicting this is that the microbial processes causing this loss are poorly understood,” he said. “More research in this area will help reduce uncertainties in climate prediction.”

Story Source: Adapted from materials provided by University of California – Irvine.

Journal Reference: Steven D. Allison, Matthew D. Wallenstein, Mark A. Bradford. Soil-carbon response to warming dependent on microbial physiology. Nature Geoscience, 2010; DOI: 10.1038/ngeo846

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Comentarios

El tema en lo personal se pone muy interesante, es necesario que profundicemos mas en el mismo y no sigamos comentiendo los mismos errores en el manejo del suelo, conociendo esos micro-organismos y como estos interactuan en beneficio nuestro.

Hola Juanjo, tuve el placer de verte en el congreso de suelos del 2010 realizado en Pereira, Colombia. Espero que algún día nos vuelvas a visitar.

En la actualidad estoy realizando un trabajo para estimar las emisiones de CO2 en una zona cercana al Páramo de Letras (nevado del Ruiz) y al principio planteamos realizar las mediciones con el método de la caja invertida (Anderson et al.,1993) pero debido al relieve y la extensión de la zona (son 52 puntos a evaluar) fue muy difícil continuar con éste método. Posteriormente decidimos realizar las mediciones trayendo suelo al laboratorio y hacer la trampa alcalina adaptada (NaOH 0,2N; HCl 0,2 N) pero no confiamos en los datos obtenidos porque las recolecciones de suelo se hicieron en diferentes épocas del año (las primeras en agosto y las últimas en noviembre) . mi pregunta es, ¿sabes de alguna metodología de campo que sea confiable para este tipo de trabajo?

Muchas gracias.

Hola Johan Cuervo,
Qué bueno saber de mis amigos colombianos. Espero que te encuentres bien. La verdad esd que el tema que me comentas (especialmente los asuntos instrumentales) se escaba de mis manos. Sin embargo tengo un amigo que trabaja plenamente en esto, monitorizando con buen instrumental muchas cuencas, etc. y al que puedes consultarle. Se llama Cecilio Oyonarte y trabaja en la Universidad de Almería (Andalucía España). Si pones en Google ese nombre y “Researchgate” entrarás en una página suya con artículos en acceso abierto o que se pueden pedir. Por prudencia no pongo su mail aquí. Supongo que puedes acceder al mío y te enviaría el suyo. Lamento no poder serte más útil.
A la espera de que esta información te sea útil recibe un gran abrazo, feliz Navidad y año 2014.
Juanjo

Hola Juanjo muchas gracias por responder. La información que me brindas es demasiado útil. Ya encontré la página de Cecilio Oyonarte pero me pide que ingrese con un correo institucional (ya lo he solicitado a mi universidad). Si no hay ningún problema, puedo dejarte mi mail para obtener el tuyo y posteriormente contactar a Cecilio vía mail.

Quedo muy agradecido con tu colaboración. Te mando un abrazo y te deseo un feliz año nuevo.

Johan Cuervo
jocuco11@hotmail.com

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