Ecología del Suelo en zonas Áridas y Semiáridas: Entre la Obviedad y la Incertidumbre

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Matorrales con esparto en las proximidades de Cabo de Gata. Foto de Juan José Ibáñez en Diciembre de 2014.

 En este post nos remitimos a comentar las notas de prensa (y los resúmenes en suajili de los trabajos originales), que no un análisis en profundidad de los dos estudios científicos mentados. Francamente lo que vais a poder leer raya entre la obviedad y las generalizaciones abusivas, si bien todos reconocemos que queda mucho por esclarecer en materia de ecología del suelo en zonas áridas. Durante décadas los ecólogos terrestres han soslayado el estudio del medio edáfico y su rol en la dinámica de las biocenosis vegetales y animales que habitan sobre los mismos. Esta fue una de las principales razones que propició la decadencia de la edafología en sentido amplio, como también su desaparición de muchos centros de investigación. Recientemente, numerosos ecólogos han comenzado a interesarse por ese universo invisible que para su casta que ha sido el suelo, lo cual, “en principio”, debiera ser una buena noticia.  Sin embargo, tal hecho ha sido enturbiado por la ausencia y/o escasez en sus equipos de investigación de verdaderos expertos en suelos que guiaran sus primeros pasos. Y así, muchas de sus aseveraciones, no tan solo en estos artículos, sino en tropecientos mil más, se encuentran repletos de obviedades, sesgos y aparentes descubrimientos, que en realidad eran archiconocidos desde hace décadas, y que incluso aparecían a los manuales básicos de edafología. Pero al parece,r redescubrir la dinamita deviene en ciencia de excelencia, y los artículos y libros redactados decenios atrás pasarán al olvido como pura bazofia. Así se escribe la historia, de forma tendenciosa, por supuesto. Reitero que no he tenido oportunidad de leer los artículos originales en este caso concreto, tan solo las notas de prensa y los resúmenes, ambos incluidos al final del post. No obstante son una muestra palmaria de la cantidad de obviedades y trivialidades que albergan, prácticamente idénticas a las que he podido leer en otros papers  publicados en las revistas consideradas como de sublime excelencia. Añadir a todo este batiburrillo una orientación hacia el problema del calentamiento climático convierte, por arte de magia, cualquier material en oro. Y así nos va.  Tampoco puede negarse que, a veces, puede detectarse algún aspecto concreto interesante, ya que actualmente disponemos de tecnología mucho más potente que 30 o 40 años atrás.   Este es el caso principalmente de la primera nota de prensa, en la cual la instrumentación de ciertas parcelas resulta ser muy sofisticada y novedosa (me las han mostrado personalmente). Sin embargo, no observamos ninguna información relevante en la segunda.

 Los lectores asiduos a esta bitácora inmediatamente reconocerán, tras leer las notas de prensa, que nosotros proporcionamos mucha más información y detalles, así como que hemos dado buena cuanta del 99% de lo escrito en tales noticias desde hace varios años. ¡No!, No somos muy listos, sino que se trata de hallazgos que han ido ofreciendo las indagaciones científicas precedentes  durante décadas. Hay que estar al día y no vender el vino ya rancio como si fuera u elixir exquisito que solo sabrían apreciar los enólogos. La ciencia ha entrado por unos derroteros lamentables.  ¿Qué novedades ofrecen estos estudios?. No, no os lo pregunto a vosotros, me lo pregunto a mí mismo,  sin encontrar respuesta.

 En esta ocasión. comentaré bajo las mismas notas de prensa, párrafo a párrafo, avalado por 35 años investigando en el ámbito de la edafología. Dudo que los autores puedan decir lo mismo, ya que entonces…… ¡no comment!

Juan José Ibáñez

 Comencemos pues……..

Las lluvias escasas aumentan la liberación de CO2 a la atmósfera en los ecosistemas semiáridos

Los ecosistemas terrestres tienen la capacidad potencial de mitigar el efecto invernadero. En general, las plantas pueden absorber, mediante la fotosíntesis, el CO2, que es el gas efecto invernadero más abundante en la atmósfera.
FUENTE | CSIC; 29/01/2016

 En el caso de los ecosistemas áridos y semiáridos, la ausencia prolongada de agua, sobre todo en verano, provoca que la fotosíntesis quede inactiva y las plantas dejen de absorber el CO2. Tradicionalmente se ha creído que las plantas de climas áridos son capaces de aprovechar cualquier cantidad de agua por pequeña que sea y reactivar la fotosíntesis.

No tan solo bajo ambientas áridos y semiáridos, sino también en el bioma mediterráneo gran parte de las comunidades entran en paro vegetativo durante los secos y calurosos veranos. Se trata de un fenómeno archiconocido y que nadie pone en duda. Un poco de lluvia veraniega no da lugar a que reverdezca en paisaje.

Ahora un nuevo estudio internacional liderado por investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha mostrado que en verano las precipitaciones ocasionales deben ser intensas (superiores a los 20 milímetros) para que la fotosíntesis se reactive y el ecosistema pueda absorber CO2 de forma significativa. Si estas lluvias son inferiores, únicamente se reactiva la actividad de los microorganismos del suelo, que, a través de la degradación de la materia orgánica, emiten CO2 a la atmósfera. El trabajo se publica en la revista Journal of Geophysical Research – Biogeosciences.

No puedo decidir más que apostar por una cifra tan rígida como los 20 mm se me antoja una generalización mayúscula.  Cada tipo de suelo, en función de su textura, estructura profundidad etc., posee una capacidad de almacenamiento de agua diferente. Por ejemplo, y por usar un ejemplo muy elemental, en un suelo arenoso puede percolar y exportarse del suelo rápidamente, mientras que en otro arcilloso no. También topamos con la inclinación del terreno y la prolongación temporal del evento pluvial. Si la lluvia es corta e intensa, en las laderas pendientes una buena parte puede perderse por escorrentía, en zonas llanas no, y si se trata de depresiones del terreno, en función de otros factores(tipo y profundidad del suelo cuando existe) hasta podría acumularse algo, En la provincia de Almería, de naturaleza muy montañosa, más del 70% de la cobertura edáfica brilla por su ausencia, surgiendo afloramientos rocosos o suelos muy someros con escasa capacidad de almacenar agua, sino corre simplemente por su superficie ladera abajo. 20 mm pueden ser, mucho, poco, suficviente e insuficiente según otras variables ambientales de la localidad.

“En el trabajo, efectuado en los espartales del Parque Natural del Cabo de Gata-Níjar, se han estudiado todos estos procesos biológicos con el objetivo de ver cómo responden a los llamados pulsos de lluvia, que son eventos aislados de precipitación tras un periodo de sequía relativamente prolongado“, explica la investigadora del CSIC Ana López Ballesteros, de la Estación Experimental de Zonas Áridas, de Almería, que lidera el estudio.

No conozco ningún estudio en el que “se han estudiado todos estos procesos biológicos”. ¿Cuántos son?

Ecosistemas como estos espartales son capaces de responder de manera inmediata a eventos de precipitación aislados, indica la investigadora. “Los resultados de nuestro estudio demuestran que durante la época estival, solo los pulsos de lluvia de gran magnitud son capaces de provocar la absorción neta de CO2. Sin embargo, la mayoría de pulsos de lluvia son de pequeña magnitud, lo que conlleva una emisión neta de CO2 a la atmósfera, ya que son los microorganismos del suelo los únicos seres vivos capaces de reactivarse tras el período de sequía“, señala López Ballesteros. “Las conclusiones de este estudio ponen de manifiesto la vulnerabilidad de este tipo de ecosistemas, cuyo funcionamiento está supeditado a la disponibilidad de agua”.

Cabría comenzar señalando que la vulnerabilidad de los ecosistemas áridos y semiáridos es reconocida por la mayor parte de la comunidad científica, existiendo muchas publicaciones al respecto. Pero lo que me parece desafortunado estriba en comparar la respuesta de la vegetación y de las comunidades edáficas, como si su dinámica y capacidad de respuesta obedecieran a los mismos “tempos”. En uno o dos días los microorganismos pueden cumplir varios ciclos de vida, es decir varias generaciones,   mientras que las respuesta de le vegetación resulta ser generalmente estacional.  Por tanto es lógico que tras un e evento pluvial que moje el suelo la actividad biológica se dispare durante un tiempo, lo cual no ocurrirá con la vegetación. Tengamos en cuenta además que el ciclo biológico de muchas especies también se encentra condicionado por otros factores que como el fotoperiodo, no afectan a las comunidades microbianas del suelo.  Por todo lo dicho la reactivación de las comunidades vegetales necesita mucho más tiempo y agua que la de los microrganismos del suelo. Tal actividad, devendrá en descomponer parte de la escasa materia orgánica existe y en emitir una porción de la misma a la atmósfera. Poner en marcha el sistema fotosintético de los vegetales requiere otros condicionamientos mucho más fuertes, y mayor cantidad de humedad en el suelo.  Eso si se constata quue gran parte de las emisiones proceden del suelo y no de la vegetación, algo que era de esperar pero que, como mínimo, no he visto citado en otros muchos estudios.

No obstante cabe destacar el interés de esos pulsos intermitentes de emisiones de CO2 por las comunidades microbianas del suelo, en unos ambientes en donde los paros vegetativos invernales casi nunca pueden deberse a las altas temperaturas. Personalmente, uno de los autores me mostró la sofisticada instrumentación con la que se monitorizan esas parcelas experimentales,  y considero que con tiempo suficiente para una monitorización más prolongada, tino,  perseverancia, podrán descubrirse procesos mucho más interesantes.    

Referencia: Ana López-Ballesteros, Penélope Serrano-Ortiz, Enrique P. Sánchez-Cañete, Cecilio Oyonarte, Andrew S. Kowalski, Óscar Pérez-Priego, Francisco Domingo. Rain pulses enhance the net CO2 release of a semi-arid grassland in SE Spain. Journal of Geophysical Research – Biogeosciences. Doi:10.1002/2015JG003091

Enhancement of the net CO2 release of a semiarid grassland in SE Spain by rain pulses

Abstract: Occasional rain events occur over the dry season in semiarid ecosystems and cause immediate, large increases in the net CO2 efflux which gradually decrease over a few days following the rain event. In a semiarid grassland located in SE Spain, these precipitation pulses represent only 7% of dry season length but provoked approximately 40% of the carbon emitted during the dry seasons over 2009–2013. We performed a manipulation experiment to decompose the net ecosystem pulse response into its biological processes in order to quantify how much of a role photosynthesis and aboveground respiration play compared to soil respiration. Experimental results showed that while soil respiration was the dominant component of the net CO2 flux (net ecosystem CO2 exchange, NEE) over the irrigation day and the day after (80% of NEE), plant photosynthesis remained inactive until 2 days after the pulse, when it appeared to become as prevalent as soil respiration (approximately 40% of NEE). Additionally, aboveground respiration was generally secondary to soil respiration over the whole experiment. However, statistical results showed that aboveground carbon exchange was not significantly affected by the rain pulse, with soil respiration being the only component significantly affected by the rain pulse.

El aumento de aridez disminuye la abundancia y diversidad de los microbios del suelo en las zonas áridas

La Universidad Rey Juan Carlos (URJC) lidera un estudio que ha evaluado las comunidades de microorganismos del suelo en zonas áridas de todo el planeta.
FUENTE | URJC – mi+d; 17/12/2015

 Los microbios del suelo, como las bacterias y los hongos, nos proporcionan algunos de los servicios más importantes que nos brindan los ecosistemas terrestres, como la fertilidad del suelo o su capacidad para producir alimento y actuar como un sumidero del CO2 que emitimos a la atmósfera con la quema de combustibles fósiles. Pese a ello, tenemos un gran desconocimiento sobre cómo el cambio climático afectará a estos organismos, particularmente en zonas áridas. Estos ecosistemas tienen gran importancia a nivel mundial, ya que cubren el 41% de la superficie terrestre y alojan al 38% de la población humana. La importancia de estos ambientes se va a incrementar en el futuro, ya que los estudios más recientes apuntan a que su extensión puede aumentar hasta en un 23% a nivel global como consecuencia del aumento de aridez previsto con el cambio climático. Así pues, para comprender mejor las consecuencias ecológicas del cambio climático y establecer medidas efectivas de adaptación y mitigación es fundamental conocer los efectos que tendrá tanto en las bacterias y hongos del suelo como en los procesos ecosistémicos que dependen de estos organismos.

La entradilla nos informa de lo que se puede leer en cualquier noticia, artículo, etc. También se comenta de que “tenemos un gran desconocimiento sobre cómo el cambio climático afectará a estos organismos, particularmente en zonas áridas”. ¿Por qué particularmente en estos ambientes?. Si como vaticinan los modelos de circulación general aumentan las temperaturas y posiblemente disminuyan las precipitaciones, la aridez aumentará y con ello, la escasez de recursos hídricos, lo cual menguará la productividad de los ecosistemas. Dado que los microorganismos del suelo viven mayoritariamente de la descomposición de la biomasa, convertida en necromasa, resulta trivial inferir que en el futuro tales territorios atesorarán menor abundancia, biomasa y diversidad de microrganismos   edáficos ¿Alguien lo duda?. Otra cuestión bien distinta es a la larga el calentamiento climático no diera lugar a los escenarios actualmente  predichos por  los modelos de circulación actual. Pero el estudio no aborda las consecuencias de tal aparente ¡ sorpresa!


Un equipo internacional de investigadores liderado por la Universidad Rey Juan Carlos (URJC) concluye en un estudio que el aumento de la aridez disminuye la abundancia y diversidad de las bacterias y hongos del suelo en zonas áridas. El trabajo ha sido publicado en la prestigiosa revista Proceedings of the National Academy of Sciences USA bajo el título Increasing aridity reduces soil microbial diversity and abundance in global drylands. Este artículo está liderado por el Dr. Fernando Tomás Maestre, Profesor Titular de ecología de la URJC e investigador principal del proyecto BIOCOM, financiado por el Consejo Europeo de Investigación.

¡Lo dicho!. La Novedad realmente estribaría en que ocurriera todo lo contrario. Eso sí sería un gran notición: a mayor aridez mayor biomasa, abundancia y biodiversidad de los microrganismos del suelo. No obstante las técnicas genómicas no pueden, ni deben aplicarse para hablar de especies de las bacterias y arqueas, hongos etc. Una cuestión son las taxonomías tradicionales y otra bien distinta como “arbitrariamente” se pudieran traducir en un número concreto de especies apelando al auxilio de estas técnicas genómicas. No se trata de lo mismo. Pero de este tema ya os hemos informado en diversos post de esta bitácora.   

Factores climáticos como la aridez son de vital importancia en las zonas áridas, debido a que el agua es el principal limitante de la actividad biológica en estos ecosistemas. Distintos estudios predicen un aumento generalizado de la aridez en las zonas áridas de todo el planeta para las próximas décadas. Así pues, los resultados publicados tienen importantes implicaciones para la comprensión de su respuesta frente al cambio climático. “Nuestros resultados sugieren que el incremento de aridez predicho para finales de siglo XXI disminuirá la abundancia y diversidad de las comunidades microbianas del suelo en las zonas áridas a nivel global, lo que puede repercutir negativamente en la capacidad de estos ecosistemas de proporcionar servicios ecosistémicos que, como el mantenimiento de la fertilidad del suelo, son un soporte básico para nuestro bienestar y desarrollo”, afirma el Dr. Maestre.

¿Alguien lo duda?.  Se trata de algo archiconocido. ¿Qué novedad proporciona la nota de prensa? A mayor escasez de agua, menor cantidad y variedad de vida.

Los investigadores también describen en este trabajo los posibles mecanismos que están detrás de las respuestas observadas. “El aumento de la aridez provoca una disminución de la cobertura vegetal y, por tanto, de la entrada de carbono a los ecosistemas. Hemos observado que es precisamente esta disminución del contenido de carbono orgánico del suelo uno de los principales determinante de la disminución de la abundancia y diversidad de bacterias y hongos observada con el incremento de aridez, ya que estos organismos utilizan este carbono como fuente de energía” apunta el Dr. Maestre.

Otro párrafo en el que se abunda en lo que conoce cualquier experto o simplemente interesado por el tema. Si los microorganismos se alimentan de los restos orgánicos que desprende la biota aérea (incluyamos aquí las raíces también), cado disminuye esta por falta de agua necesariamente también lo harán los organismos responsables de su descomposición. Otra frase típica de un manual iniciático a la edafología o a la biología del suelo. Que la cobertura vegetal disminuye con la aridez lo sabían hasta nuestros antepasados más remotos.  En fin…….

Este estudio, que incluye datos tomados en 80 ecosistemas situados en todos los continentes excepto la Antártida, “es el primero en evaluar de forma explícita cómo el aumento de aridez afecta a las comunidades de bacterias y hongos del suelo bajo condiciones naturales a una escala global, y sus resultados nos aportan valiosa información tanto sobre los factores que determinan la abundancia y diversidad de los microorganismos del suelo como sobre sus posibles respuestas al cambio climático”, afirma el Dr. Maestre. Los resultados de este trabajo “sugieren que un incremento de aridez afectará especialmente a grupos de microorganismos altamente funcionales, lo que podría acarrear un impacto negativo en procesos clave para el funcionamiento de los ecosistemas tales como el reciclado de la materia orgánica y los nutrientes en zonas áridas. Este conocimiento es clave para poder predecir como incrementos de aridez a lo largo de siglo alteraran los servicios ecosistémicos que estos organismos nos proporcionan” indica el Dr. Manuel Delgado Baquerizo, investigador post-doctoral de la Universidad del Oeste de Sídney (Australia) y coautor del artículo.

En fin sin comentarios, más de lo mismo, obviedades convertidas por arte de magia en novedades.

En este trabajo han colaborado una treintena de investigadores de diez países distintos, y ha podido ser realizado gracias a la financiación aportada por numerosos organismos públicos y fundaciones privadas en los distintos países, entre los que destaca el proyecto BIOCOM. “Sin los recursos humanos, técnicos y materiales proporcionados por un proyecto como BIOCOM hubiera sido imposible realizar un trabajo a esta escala y envergadura. Asimismo, la fluida colaboración entre los distintos grupos españoles e internacionales ha sido determinante para llevar a buen puerto este estudio”, afirma el Dr. Maestre.

Y yo me pregunto: ¿hacen falta tantos investigadores y  talento para alcanzar estas conclusiones de parvulario?. En esta bitácora y sin  pretensión alguna de alegar que se trata de algo novedoso, os hemos informado sobre este tema con mucha mayor cantidad de información y detalles. Sinceramente no entiendo nada.  

El resumen de la publicación original añade algo más al mostrar como unos grupos ¿taxonómicos? Resultan ser más afectados que otros. Más concretamente me refiero a la siguiente sentencia: “with increases in the relative abundance of Chloroflexi and α-Proteobacteria and decreases in Acidobacteria and Verrucomicrobia”. Ahora bien aquí si soy muy crítico con  la mayoría de los expertos: defender que unos organismos son “funcionalmente más importantes que otros”, cuando prácticamente desconocemos casi todo de la ecología del suelo, no es más que una temeridad. Empero en estos tiempos tales sentencias sin un reconocimiento sincero de la ignorancia que padecemos sobre este tema, se puede decir cualquier cosa.

Referencias bibliográficas:
Maestre, F. T., M. Delgado-Baquerizo, M., T. C. Jeffries, V. Ochoa, B. Gozalo, D. J. Eldridge, J. L. Quero, M. García-Gómez, A. Gallardo, W. Ulrich, M. A. Bowker, T. Arredondo, C. Barraza, D. Bran, A. Florentino, J. Gaitán, J. R. Gutiérrez, E. Huber-Sannwald, M. Jankju, R. L. Mau, M. Miriti, K. Naseri, A. Ospina, I. Stavi, D. Wang, N. N. Woods, X. Yuan, E. Zaady & B. K. Singh. 2015. Increasing aridity reduces soil microbial diversity and abundance in global drylands. Proceedings of the National Academy of Sciences USA, DOI: 10.1073/pnas.1516684112.

Increasing aridity reduces soil microbial diversity and abundance in global drylands

Significance: Climate change is increasing the degree of aridity in drylands, which occupy 41% of Earth’s surface and support 38% of its population. Soil bacteria and fungi are largely responsible for key ecosystem services, including soil fertility and climate regulation, yet their responses to changes in aridity are poorly understood. Using a field survey conducted in drylands worldwide and DNA-sequencing approaches, we found that increases in aridity reduce the diversity and abundance of soil bacteria and fungi. This study represents an important advancement in our understanding of soil microbial communities and their likely responses to ongoing climate change.

Abstract

Soil bacteria and fungi play key roles in the functioning of terrestrial ecosystems, yet our understanding of their responses to climate change lags significantly behind that of other organisms. This gap in our understanding is particularly true for drylands, which occupy ∼41% of Earth´s surface, because no global, systematic assessments of the joint diversity of soil bacteria and fungi have been conducted in these environments to date. Here we present results from a study conducted across 80 dryland sites from all continents, except Antarctica, to assess how changes in aridity affect the composition, abundance, and diversity of soil bacteria and fungi. The diversity and abundance of soil bacteria and fungi was reduced as aridity increased. These results were largely driven by the negative impacts of aridity on soil organic carbon content, which positively affected the abundance and diversity of both bacteria and fungi. Aridity promoted shifts in the composition of soil bacteria, with increases in the relative abundance of Chloroflexi and α-Proteobacteria and decreases in Acidobacteria and Verrucomicrobia. Contrary to what has been reported by previous continental and global-scale studies, soil pH was not a major driver of bacterial diversity, and fungal communities were dominated by Ascomycota. Our results fill a critical gap in our understanding of soil microbial communities in terrestrial ecosystems. They suggest that changes in aridity, such as those predicted by climate-change models, may reduce microbial abundance and diversity, a response that will likely impact the provision of key ecosystem services by global drylands.

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