Suelos del carbonífero, Hongos e Historia de la Edafosfera

Resulta difícil hablar de los suelos de una determinada época geológica por cuanto duran decenas o cientos de millones de años, y como corolario sufren la acción de numerosos cambios climáticos, de los cuales aun sabemos muy poco. Los últimos coletazos del carbonífero, según Wikipedia, se caracterizaron por: “Al final del Carbonífero superior los climas tropicales cambiaron significativamente. Licopodiofitos y esfenófitos declinaron, y los helechos con semilla adquirieron un papel más importante, lo que parece indicar unas condiciones climáticas más secas. Los carbones continuaron formándose pero los licopodiofitos ya no fueron más los contribuyentes primarios (…)”. (…) Ocurre una gran expansión de anfibios que dominaron los hábitats terrestres y fueron reemplazados consecutivamente por los reptiles adaptados totalmente al medio terrestre, como el caso de Hylonomus. (…)Otros insectos que medraban en las selvas carboníferas eran colémbolos y cucarachas, mientras que las arañas, escorpiones y ciempiés prosperaban entre los detritos del suelo. Los invertebrados carboníferos de agua dulce incluyen varios moluscos bivalvos, (…) custáceos (…) Las plantas dieron al período Carbonífero su nombre (…) fósiles de plantas. Aquí se formaron los yacimientos de carbón (pantanos de tierras bajas, con gran acumulación de troncos de árboles). Los inmensos estratos de carbón representan una biomasa enorme de plantas enterradas. Una explicación a esta gran concentración es que los especialistas en su descomposición (bacterias, hongos e invertebrados vegetarianos) no estaban aún equipados para enfrentarse a la química de la celulosa y la lignina. (…)”. Y es aquí en donde se circunscribe la noticia de la que os mostramos hoy “Un grupo de hongos marcó el final de la era del carbón hace 300 millones de años”. La primera conclusión que podemos extraer estriba en que durante este periodo los Histosoles (turberas) y suelos subacuáticos debían cubrir una buena parte de la edafosfera global. La vida sobre la Tierra se desplegaba sobre ingentes cantidades de su propio detritus, lo cual no resulta ser muy eficiente con vistas el reciclado de los elementos via ciclos biogeoquímicos. No era por tanto de extrañar que la evolución se encaminara a buscar remedio a tal vertedero orgánico (secuestrador del Co₂, y por tanto fuerza que debilitaba el efecto de invernadero imprescindible para la supervivencia de la biosfera). Y así, al parecer, durante ese periodo los hongos degradadores de lignina y celulosa del tipo de los basidiomicetos comienzan a hacer acto de presencia, devolviendo al suelo y la atmósfera lo que secuestraban los ecosistemas. Tal hecho implica, que se iniciara la formación de comunidades biológicas en el suelo semejantes a las actuales, si bien las micorrizas, «al parecer» les precedieron en muchos millones de años. Y esta es la historia que narra la nota de prensa que reproducimos hoy, cuyas investigaciones han sido realizadas por científicos de mi institución, algunos de los cuales pertenecen al antaño denominado Instituto Nacional de Edafología, al que pertenecí por más de 20 años. ¡Enhorabuena!.

Juan José Ibáñez

Paisaje del carbonífero. Fuente: The Resilient Earth 

Un grupo de hongos marcó el final de la era del carbón hace 300 millones de años

Hace unos 300 millones de años, la Tierra dejó súbitamente de producir carbón de forma masiva. Esta circunstancia marcó el final del Carbonífero, un periodo de la Era Paleozoica que había comenzado unos 60 millones de años antes y que se había caracterizado por la sucesiva formación de inmensos estratos de carbón a partir de la acumulación y el enterramiento de árboles primitivos que crecían en enormes bosques pantanosos.

FUENTE | CSIC; 05/07/2012

Un equipo internacional de científicos con participación del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha descubierto que el fin de esta era del carbón coincidió con la aparición de un grupo de hongos altamente especializados. Los resultados, recogidos en el último número de la revista Science, señalan que estos microorganismos desarrollaron un sistema para descomponer eficazmente la enorme biomasa de las plantas que habían colonizado el medio terrestre.

“Estos microorganismos primitivos, hongos de tipo basidiomiceto, habían desarrollado un mecanismo basado en enzimas capaces de destruir una barrera casi infranqueable hasta entonces: la lignina. Este polímero, presente entonces y ahora en la madera, proporcionaba rigidez a los troncos e impermeabilizaba las paredes de los vasos para que el agua y los nutrientes se distribuyesen por toda la planta”, explica uno de los autores del estudio, el investigador del CSIC Ángel Tomás Martínez.

Los científicos han dado con la clave tras haber realizado un análisis comparativo de 31 genomas fúngicos. El estudio ha permitido conocer cómo era el mecanismo empleado por los hongos para degradar la lignina. “Este proceso se basa en la producción de un tipo de proteínas complejas denominadas peroxidasas, que actúan sinérgicamente con otras enzimas oxidativas. Hemos logrado establecer la historia evolutiva y la cronología de los diferentes tipos de peroxidasas responsables de la biodegradación de la lignina. Asimismo, los resultados han constatado la existencia de peroxidasas hasta ahora prácticamente desconocidas”, detalla Martínez, que trabaja en el Centro de Investigaciones Biológicas del CSIC.

NUEVOS BIOCATALIZADORES

Las enzimas descubiertas podrían ser empleadas en el futuro desarrollo de nuevos biocatalizadores industriales. Las nuevas enzimas serán expresadas en microorganismos modelo, y posteriormente purificadas, caracterizadas y modificadas mediante técnicas de ingeniería de proteínas. “Los mismos agentes biológicos responsables del descenso en la producción de carbón durante el Carbonífero podrían permitirnos desarrollar las herramientas biotecnológicas necesarias para la producción sostenible de biocombustibles y otros productos a partir de los recursos renovables que proporciona la biomasa vegetal”, precisa el investigador del CSIC.

Estos estudios se llevarán a cabo en el marco del proyecto europeo PEROXICATS, coordinado por el CSIC y en el que participan, entre otros, investigadores del Centro de Investigaciones Biológicas (CSIC), el Instituto de Recursos Naturales y Agrobiología (CSIC) y el Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC). La iniciativa cuenta también con la colaboración de una universidad alemana y dos empresas privadas.

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Apuntes Sobre el Carbonífero. Fuente: Blog El Atril del Orador de Herber Ruzzo

A fines del Paleozoico, durante el período Carbonífero, grandes selvas de plantas primitivas medraban sobre tierra firme, formando extensos pantanos de turba. Estas enormes masas de materia vegetal fueron enterradas bajo sedimento, para formar finalmente los grandes depósitos de carbón que se encuentran en América del Norte, Europa y todo el mundo. Un descenso global en el nivel del mar a fines del Devónico se revirtió a principios del Carbonífero, creando grandes mares de poca profundidad y enormes depósitos de minerales de carbonato. Estos depósitos atraparon grandes cantidades de carbono atmosférico que más tarde crearían vastos lechos de piedra caliza.

Durante la última parte del Carbonífero, la cantidad de oxígeno en la atmósfera terrestre era de aproximadamente un 35%, un nivel mucho más alto que el actual. Según Robert Berner, los niveles de oxígeno atmosférico han variado entre un 15% y un 30% a lo largo de los últimos 550 millones de años (véase, en inglés, “Atmospheric oxygen over Phanerozoic time” en PNAS, septiembre 28,1999). Al mismo tiempo, el CO₂ global descendió a menos de 300 partes por millón, un nivel que ahora se asocia con períodos glaciales. La abundancia de O₂ permitió la existencia de los insectos más grandes que jamás se vieron sobre la Tierra. Libélulas del tamaño de halcones (…) y bichos que se arrastraban del tamaño de tazones de sopa. Fue realmente un tiempo en el que los insectos dominaban el planeta. (…).

Las plantas del Carbonífero se parecían a las plantas que (…) Por los fósiles, sabemos que muchas de ellas carecían de anillos de crecimiento, lo que sugiere un clima uniforme. Pero el clima estaba cambiando.

Hacia mediados del Carbonífero, la Tierra se estaba deslizando hacia una edad de hielo, la así llamada Permo-Carbonífera o Karoo. El crecimiento de grandes plataformas de hielo en el polo sur fijó grandes cantidades de agua en forma de hielo. Como una tan grande cantidad de agua fue capturada del medioambiente, los niveles del mar cayeron, lo que llevó a una extinción en masa de invertebrados marinos de aguas poco profundas, a la gradual declinación de los pantanos, y a un aumento de las tierras áridas. Muchas veces, estas condiciones se revirtieron cuando los glaciares retrocedieron. El agua del deshielo glacial fue devuelta a los océanos, y nuevamente se inundaron los pantanos y las planicies bajas.

Las formaciones rocosas del Carbonífero muestran a menudo un patrón de franjas, con capas alternadas de esquistos y carbón que indican inundaciones y desecaciones cíclicas de la tierra. (…) Hacia fines de la era, ya habían aparecido los primeros grandes reptiles y las primeras plantas modernas, antecesoras de las modernas coníferas.

De muchas maneras, el Carbonífero es único en el sentido de su combinación de formas de atmósfera, clima y vida, pero cada período del tiempo geológico es único (…); el único factor constante que recorre la historia de la Tierra es el cambio. Para un mayor detalle de las características de estos períodos geológicos puede leerse, en inglés, el capítulo 4 de The Resilient Earth: Unprecedented.

Según Wikipedia al hablar de las micorrizas:

No obstante, no fue hasta 1955, con la publicación de los primeros estudios de Mosse en Inglaterra, cuando las micorrizas dejaron de considerarse como excepciones y se aceptó su importancia y generalidad reales. En tiempos más recientes, numerosos hallazgos fósiles han permitido determinar que el origen y presencia de las micorrizas son enormemente antiguos, pues se han llegado a encontrar esporas de Glomeromycota en estratos de hasta 460 millones de años de antigüedad, pertenecientes al periodo Ordovícico. Las formas arbusculares ya se encuentran bastante extendidas en el momento de aparición de las primeras plantas terrestres en el registro fósil, hace 400 millones de años. Estas plantas, como la especie Rhynia major, carecían de auténticas raíces, presentando únicamente un tallo subterráneo o rizoma del que sobresalían varios tallos aéreos. La absorción de nutrientes, por tanto recaía casi exclusivamente sobre el hongo micorrícico, por lo que se puede decir que la presencia de éstos fue imprescindible para la extensión de la vida vegetal a tierra firme, tras la cual llegarían posteriormente los animales.