Micorrizas de las Plantas y Cambio Climático

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Brezales y landas. Fuente Mediagram #1

La noticia sobre la que os hablaremos procede simultáneamente de Science Daily y la Universidad de Texas en Austin. De acuerdo a los investigadores que hay llevado a cabo un estudio publicado en Nature, las micorrizas de las raíces de las plantas desempeñan en papel muy relevante en el sistema climático. Estos hongos simbióticos, que ayudan a explorar el suelo al unirse a los sistemas radiculares de numerosos vegetales, condicionan el almacenamiento/emisión del carbono de los suelos, habiendo sido ignorados en estudios previos. Soslayamos nuevamente la propuesta de incorporación de este proceso a los modelos de cambio global, ya que al parecer casi nadie entiende en qué consisten estos últimos, a pesar de que numerosos ecólogos reiteran la coletilla en un sinfín de procesos a los susodichos instrumentos predictivos. Eso si, no dudamos que el suelo almacena más carbono que la suma de las contribuciones de la atmósfera y la vegetación simultáneamente, como ya hemos mostrado en diversos post precedentes.  Nadie duda a estas alturas de que “los flujos naturales de carbono” entre la superficie terrestre y la atmósfera son tan importantes como para desempeñar un papel crucial en la regulación de la concentración de dióxido de carbono en la atmósfera y, como corolario, afectar al clima de la Tierra“.

Conforme a la nota de prensa aludida, algunos tipos de hongos simbióticos pueden aumentar el almacenamiento de carbono de los suelos en más de un 70%, respecto al que acaecería si las raíces de las plantas no dispusieran de los mismos, resultando pues ser muy importantes en el ciclo global del carbono. Sin embargo, según estos investigadores, sus resultados, también desafían los fundamentos de la biogeoquímica actual en lo concerniente a los mecanismos de secuestro de carbono. Lo que no explican es la razón de tal aserto.

Las plantas eliminan  carbono de la atmósfera mediante la fotosíntesis. Con el tiempo, los vegetales o las partes muertas de los mismos, son incorporadas al suelo en forma de hojas secas, ramas y otros residuos que formaron parte de sus individuos. En otras palabras parte de esta materia orgánica (MO) será desprendida a la atmósfera, mientras que la restante incorporada al medio edáfico.  La descomposición de la materia que llega al suelo será producida por la fauna y comunidades microbianas del suelo, para las que resulta ser una parte esencial de su alimentación. Sin embargo, tal proceso de degradación de los tejidos vegetales muertos, la denominada necromasa, será tanto más rápida conforme contengan más nitrógeno, otro compuesto esencial para la vida.

La mayoría de las plantas mantienen una relación simbiótica con los hongos micorrízogenos, y estos les ayudan a extraer los nutrientes indispensables para su alimentación, así como convertir las abundantes fuentes de nitrógeno no asimilable en otras asimilables para el desarrollo vegetal. Estudios recientes han sugerido que las plantas y los hongos (como lo son las propias micorrizas) compiten con los microbios por este elemento, mientras que tal disputa reduce la cantidad de nitrógeno asimilable en el suelo.

Existen dos tipos principales de los hongos simbióticos, las ectomicorrizas, micorrizas ericoides (EEM) y los denominadas arbusculares (AM). Las formas EEM producen enzimas que degradan los compuestos nitrogenados, lo que les permite extraer más que las AM. Y es aquí en donde el estudio publicado nos podría ofrecer algo de sustancia. Estos investigadores dicen haber detectado, examinando datos procedentes de todo el mundo, que cuando las plantas se asocian a las formas EEM, el suelo contiene un 70 por ciento más de carbono por unidad de nitrógeno que en los lugares en donde las micorrizas MA son las más abundantes.

Así pues, Los EEM permiten que las plantas que los albergan compitan mejor con los microorganismos a la hora de absorber el nitrógeno asimilable, reduciendo así la tasa de descomposición de la materia orgánica y como resultado las emisiones de CO2 a la atmósfera.

A partir de estos resultados los autores defienden que su estudio muestra como los  vegetales y la comunidades microbianas descomponedoras se encuentran interconectadas a través de tales hongos micorrizógenos, por lo que no es viable llevar a cabo predicciones precisas del ciclo del carbono sin prestar atención  a este mecanismo simbióntico, debiendo analizarse conjuntamente el sistema que conforman más, que en los mismos como organismos independientemente.

Se trata de un hallazgo que de ser cierto sería interesante, en principio. Sin embargo personalmente debo llevar a cabo ciertas consideraciones, o al menos expresar algunas dudas. Las micorrizas ericoides suelen asociarse al orden de plantas que recibe el nombre de Ericales (generalmente especímenes leñosos), las cuales suelen crecer en suelos muy pobres en nutrientes y con un pH ácido o muy ácido. Efectivamente al menos en Europa, los suelos cubiertos por géneros y especies pertenecientes al mentado Orden, tales como brezos y brecinas, acumulan mucha materia orgánica. No obstante, también contribuyen a la acidificación del medio edáfico, el cual en su presencia pierde fertilidad. Dicho de otro modo,  si pretendemos almacenar carbono en el medio edáfico en detrimento de su fertilidad….. nos encontramos con que el remedio puede ser peor que la enfermedad. Eso si, debo reconocer que desconozco que ocurre bajo otras especies de Ericales, aunque se sabe desde hace tiempo que los restos de las presentes en buena parte de Europa almacenan mucha materia orgánica sin apenas descomponer, ya que tanto la actividad como la biodiversidad del suelo resulta ser muy pobres, impidiendo el desarrollo de otros vegetales y biota edáfica que mejoran las propiedades edáficas, por lo que son más rentables para mejorar los rendimientos agropecuarios.  En términos antiguos las Ericales europeas eran conocidas como especies desmejorartes o acidificantes, mientras que las que las que propician la mejora y manejo del suelo eran consideradas mejorantes.

Podemos pues observar como introducir el carbono en la ecuación puede cambiar diametralmente nuestra perspectiva de los suelos y la vegetación. Ahora bien, en un mundo necesitado de alimentos, tal mutación se me antoja perniciosa, es decir “desmejorante”. ¿Vino malo que pretende venderse bajo la etiqueta de otro bueno?. Podría ser.  No obstante reitero, una vez más, que quizás en otros biomas y ambientes la situación sea distinta, aunque lo dudo……

Juan José Ibáñez

Symbiotic fungi inhabiting plant roots have major impact on atmospheric carbon, scientists say

Date:January 8, 2014; Source: University of Texas at Austin

Summary: Microscopic fungi that live in plants’ roots play a major role in the storage and release of carbon from the soil into the atmosphere, according to new research. The role of these fungi is currently unaccounted for in global climate models.

Microscopic fungi that live in plants’ roots play a major role in the storage and release of carbon from the soil into the atmosphere, according to a University of Texas at Austin researcher and his colleagues at Boston University and the Smithsonian Tropical Research Institute. The role of these fungi is currently unaccounted for in global climate models.

Some types of symbiotic fungi can lead to 70 percent more carbon stored in the soil.

“Natural fluxes of carbon between the land and atmosphere are enormous and play a crucial role in regulating the concentration of carbon dioxide in the atmosphere and, in turn, Earth’s climate,” said Colin Averill, lead author on the study and graduate student in the College of Natural Sciences at UT Austin. “This analysis clearly establishes that the different types of symbiotic fungi that colonize plant roots exert major control on the global carbon cycle, which has not been fully appreciated or demonstrated until now.”

“This research is not only relevant to models and predictions of future concentrations of atmospheric greenhouse gases, but also challenges the core foundation in modern biogeochemistry that climate exerts major control over soil carbon pools,” added Adrien Finzi, co-investigator and professor of biology at Boston University.

Averill, Finzi and Benjamin Turner, a scientist at the Smithsonian Tropical Research Institute, published their research this week in Nature.

Soil contains more carbon than both the atmosphere and vegetation combined, so predictions about future climate depend on a solid understanding of how carbon cycles between the land and air.

Plants remove carbon from the atmosphere during photosynthesis in the form of carbon dioxide. Eventually the plant dies, sheds leaves, or loses a branch or two, and that carbon is added to the soil. The carbon remains locked away in the soil until the remains of the plant decompose, when soil-dwelling microbes feast on the dead plant matter and other organic detritus. That releases carbon back into the air.

One of the limits that both the plants and the soil-dwelling microbes share is the availability of nitrogen, an essential nutrient for all life. Most plants have a symbiotic relationship with mycorrhizal fungi, which help extract nitrogen and nutrients from the soil and make that nitrogen available for the plants to use. Recent studies have suggested that plants and their fungi compete with the soil microbes for the nitrogen available in the soil and that this competition reduces decomposition in the soil.

There are two major types of the symbiotic fungi, ecto- and ericoid mycorrhizal (EEM) fungi and arbuscular mycorrhizal (AM) fungi. EEM fungi produce nitrogen-degrading enzymes, which allows them to extract more nitrogen from the soil than the AM fungi extract.

Examining data from across the globe, Averill and his colleagues found that where plants partner with EEM fungi, the soil contains 70 percent more carbon per unit of nitrogen than in locales where AM fungi are the norm.

The EEM fungi allow the plants to compete with the microbes for available nitrogen, thus reducing the amount of decomposition and lowering the amount of carbon released back into the atmosphere.

“This study is showing that trees and decomposers are really connected via these mycorrhizal fungi, and you can’t make accurate predictions about future carbon cycling without thinking about how the two groups interact. We need to think of these systems holistically,” said Averill.

The researchers found that this difference in carbon storage was independent of and had a much greater effect than other factors, including the amount of plant growth, temperature and rainfall.

Story Source: The above story is based on materials provided by University of Texas at Austin. Note: Materials may be edited for content and length.

Journal Reference: Colin Averill, Benjamin L. Turner, Adrien C. Finzi. Mycorrhiza-mediated competition between plants and decomposers drives soil carbon storage. Nature, 2014; DOI: 10.1038/nature12901

University of Texas at Austin. “Symbiotic fungi inhabiting plant roots have major impact on atmospheric carbon, scientists say.” ScienceDaily. ScienceDaily, 8 January 2014. <www.sciencedaily.com/releases/2014/01/140108133257.htm

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