Se tenía conocimiento de que los microorganismos del suelo atesoraban una cierta actividad incluso en los crudos inviernos boreales, cuando el suelo se congela. Se pensaba que tal hecho era un mero producto de su respiración, pero no de su crecimiento, y menos aun que siguieran manteniendo su actividad, tanto anabólica como catabólica en lo concerniente a la descomposición de la materia orgánica del suelo. Investigaciones “fresquitas” refutan tal hipótesis y dicen demostrar que la actividad de hongos y bacterias se mantiene muy intensa en los poros que albergan agua en estado líquido. De hecho, según los autores de este estudio, tal “vidilla” (y desarrollo) es tan solo un poco más lenta que la que se genera durante el verano. Al parecer los investigadores implicados desarrollaron una nueva metodología basada  en el uso de la espectroscopia de de resonancia magnética nuclear. Más aun, según ellos, han logrado entender las propiedades del suelo que estimulan tal actividad, así como lugares propicios de su matriz para albergar la presencia de agua líquida en ese mundo temporalmente helado.  Resumiendo, que estos encomiables bichitos siguen currando durante todo el año a pesar de los rigores invernales. Todo un ejemplo en nuestra sociedad de holgazanes. La complejidad tiene sus costos. ¿Significará tal hallazgo que en todos los ambientes la descomposición de la materia orgánica del suelo se mantiene “fríamente” a lo largo del ciclo anual?. Ya se, algunos alegaréis que me olvido de los ambientes o estaciones que padecen un déficit hídrico. No es así. En estos casos, las películas de agua que rodean ciertas partículas pueden permanecer con frecuencia a lo largo del tórrido verano, albergando a estos insaciables comilones o trabajadores (según interpretación de cada cual).

microorganismos del suelo -extremofilos-criofilos-fuente-nasa

Organismos extremófilos-criófilos. Fuente: NASA

Parece claro que los microorganismos crecen casi bajo cualquier condición ambiental, a pesar que les llamen extremistas (perdón extremófilos y más concretamente criófilos). No, ellos no iniciaron la guerra fría, por mucho que se les acuse con tanto desatino. Quizás termine siendo cierto que fuimos invadidos desde el espacio, y que así floreció la vida en la Tierra, dando razón al Nóbel Francis Crick, quien rescato hace unas décadas la antigua hipótesis de la panspermia. Pero existe un aspecto mucho más mundano que me asalta en estos momentos la mente. Resulta que (o era, ya que no trabajo en laboratorios desde hace muchos años) en muchos laboratorios se guardaran las muestras de suelo a baja temperatura (incluso heladas) antes de ser analizadas, con vistas a que sus enanos habitantes no las alteraran. Pues bien: ¿Y ahora que? ¿Se analizan muestras cuyos resultados no corresponderán a las condiciones de campo, debido a la incansable actividad de estos canijos?  Materia para una “fría” reflexión: ¿O no?.

Ya os explicamos que, incluso comunidades vegetales que se presuponía que alcanzaban un paro vegetativo estival, por las crudas condiciones de aridez edáfica (por ejemplo en ciertos bosques esclerófilos de la cuenca mediterránea), a menudo no lo padecen, según los datos que ofrecen los sensores remotos sobre su clorofila. Se trata de un caso semejante, aunque permanece por esclarecerse si tal incansable actividad de las comunidades de microorganismos edáficos acaece en todos o caso todos los biomas, o si por el contrario hablamos de una adaptación a los medios boreales y subpolares.

Juan José Ibáñez

Microorganisms in the Ground Don’t Slack Off in Winter

ScienceDaily (Nov. 20, 2010) — It is known that soil microorganisms can maintain some activity during the cold winter months. Scientist at Swedish University of Agricultural Sciences (SLU) and Umeå University in Sweden have now shown that the microorganisms in frozen soils are much more viable than previously anticipated and also has large potential for growth.

In northern forest ecosystems, there is a great deal of carbon stored in the ground. The degradation of this carbon supply is a crucial component in computational models used to describe the effects of future climate changes.

In recent years it has been noticed that the winter half of the year can also have a great impact on the carbon balance of forests, as microorganisms (fungi and bacteria) continue to degrade organic carbon despite freezing temperatures and frozen ground. Just how microorganisms go about breaking down organic carbon under such adverse conditions has largely been unknown, which has rendered it difficult to carry out reliable calculations of a forest’s carbon balance in wintertime.

«The results of previous studies have been interpreted as meaning that microorganisms in frozen ground cannot grow but merely give off a certain amount of carbon dioxide. A research team at SLU in Umeå and at Umeå University has now shown that this is not the case. Instead, the capacity of microorganisms to grow in frozen ground is astonishingly similar to that of the summer half of the year, although the growth rate is lower,» says Mats Öquist from SLU, who directed the study.

These findings are being published this week in the journal PNAS, published by the American Academy of Sciences. The study was performed in close collaboration between Mats Öquist, Mats Nilsson, and Stina Harrysson Drotz at SLU, and Jürgen Schleucher and Tobias Sparrman (Umeå University).

In previous publications these scientists have established that the activity of microorganisms in frozen ground is mainly regulated by access to unfrozen water, and they have identified what characteristics in the ground govern the availability of water. These studies have been possible thanks to a method for monitoring unfrozen water using nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR), a method that was developed by the team. In combination with the latest findings about the capacity of microorganisms to exploit organic materials and grow in frozen ground, this research makes it possible to develop more reliable computational models of the carbon balance of the northern hemisphere.

Story Source: The above story is reprinted (with editorial adaptations by ScienceDaily staff) from materials provided by Expertanswer, via AlphaGalileo.

Journal Reference: S. H. Drotz, T. Sparrman, M. B. Nilsson, J. Schleucher, M. G. Oquist. Both catabolic and anabolic heterotrophic microbial activity proceed in frozen soils. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2010; DOI: 10.1073/pnas.1008885107

Resumen del trabajo Original

Both catabolic and anabolic heterotrophic microbial activity proceed in frozen soils

Stina Harrysson Drotza, et al. 2010.

Abstract

A large proportion of the global soil carbon pool is stored in soils of high-latitude ecosystems in which microbial processes and production of greenhouse gases proceed during the winter months. It has been suggested that microorganisms have limited ability to sequester substrates at temperatures around and below 0 °C and that a metabolic shift to dominance of catabolic processes occurs around these temperatures. However, there are contrary indications that anabolic processes can proceed, because microbial growth has been observed at far lower temperatures. Therefore, we investigated the utilization of the microbial substrate under unfrozen and frozen conditions in a boreal forest soil across a temperature range from −9 °C to +9 °C, by using gas chromatography-isotopic ratio mass spectrometry and 13C magic-angle spinning NMR spectroscopy to determine microbial turnover and incorporation of 13C-labeled glucose. Our results conclusively demonstrate that the soil microorganisms maintain both catabolic (CO2 production) and anabolic (biomass synthesis) processes under frozen conditions and that no significant differences in carbon allocation from [13C] glucose into [13C]CO2 and cell organic 13C-compounds occurred between +9 °C and −4 °C. The only significant metabolic changes detected were increased fluidity of the cell membranes synthesized at frozen conditions and increased production of glycerol in the frozen samples. The finding that the processes in frozen soil are similar to those in unfrozen soil has important implications for our general understanding and conceptualization of soil carbon dynamics in high-latitude ecosystems.

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3 comentarios

  1. en primer lugar muchas gracias por el post, me parece muy interesante, respecto a la reflexión sobre las muestras conservadas refrigeradas, me lleva a plantearme que para nuestras condiciones edáficas analizar parametro biológicos (actividades enzimáticas, carbono microbiano etc…)en muestras secadas al aire podría tener pleno sentido edafológico,ya que las comunidades microbianas que estudiamos sobreviven a esas condiciones todos los estíos, así esto nos ahorarría bastante trabajo y energía a la hora muestrear, procesar y conservar las muestras de suelo para estudios de calidad de suelos etc….

  2. Mario,

    Lamentablemente, las muestras secadas al aire también sufren modificaciones incluso en sus nutrientes. En realidad, el problema es que no parece que tengamos un método fiable de almacenar muestras sin que sufran alteraciones. Y es un problema muy serio.

    Saludos Cordiales

    Juanjo Ibáñez

  3. Juanjo no cabe duda que desde el muestreo y el manejo de las muestras de suelos, así como su conservación, seguirá siendo motivo de consideraciones, antes de que elaboremos la sentencia de las interpretaciones de los análisis. Lo siento por los que elaboramos manuales de análisis suelos, aguas y plantas y mas aún los que siguen o exigen seguir las metodologias a pie juntillas

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