La biodiversidad Global de los microrganismos del suelo: ¿Conclusiones?

Fotos: Global Soil Diversity Initiative para los seres unicelulares e imágenes Google para patrones de la diversidad del suelo en dos mapas obtenidos de imágenes Google

Hoy os muestro lo resultados de dos estudios diferentes, obtenidos con protocolos muy distintos acerca de la biodiversidad global de los suelos. No entraré en detalles, porque me surgen muchas dudas y objeciones. Ya comentamos ad nausean que apenas sabemos nada de nada de las fuerzas conductoras de la biodiversidad del suelo. Y esta afirmación la hago extensiva tanto para datos locales, como regionales y globales. Cuando me llegan alertas sobre este tipo de publicaciones me invaden simultáneamente el interés y el escepticismo.  Se me ocurren mil ejemplos, como para deciros que los resultados de ambas indagaciones, tan solo al leer sus títulos (es decir, sin necesidad de abundar en los contenidos) a profetizar: “crónica de un fiasco anunciado”, parafraseando a Gabriel García Márquez.

Os expondré un ejemplo personal con vistas a que reflexionéis. Cuando comencé mi tesis doctoral, allá por el paleolítico, muestreé las comunidades de nematodos o nematocenosis en un espacio geográfico “premeditadamente” elegido a causa de su enorme biodiversidad vegetal, de suelos, geomorfología, climas y litologías. Los resultados eran interesantes, aunque sometidos a algunos análisis estadísticos como los discriminantes y otros que también han empleado en alguno de los contenidos que leeréis abajo, con un cierto ruido que no lograba descifrar. Durante el muestreo me percaté que los horizontes orgánicos y órgano-minerales de aquellos puntos de muestreo bajo las cubiertas forestales más disparatadas, siempre en laderas inclinadas, atesoraban morfologías distintas entre las partes de los troncos expuestos a la escorrentía ladera arriba, y los que se encontraban (abajo) protegidos por los susodichos troncos. En consecuencia, en cinco localidades extrajimos muestras de ambos “microhábitats”. Devanándome los sesos a la hora de lograr descodificar tal ruido, recordé aquel ¿capricho? y eliminé los últimos datos. Tras ello los restantes cuadraban bastante mejor con las expectativas. Empero ese patrón se repetía a diferentes alturas, tipos de suelos, vegetación, climas etc. ¿Qué porcentaje de la varianza era absorbida por la posición (arriba y abajo) de las muestras respecto al tronco? Podemos decir que cerca de un 30%. ¿Alguien se lo podría haber imaginado? ¿Es un patrón reproducible en otros ambientes y biomas? Me quedé con la duda. Con ello me gustaría que entendierais que incluso cuando hablamos de microhábitats no nos aclaramos los científicos a qué nos referimos, como tampoco las variables a estimar entre las centenares que podrían ser de verdadero interés en la formación de los microbiomas edáficos, como para saber de antemano, que con tan solo unas pocas, se nos puede escapar gran parte de las fuerzas que dan lugar a los mentados microbiomas. Y los mismo podríamos decir de los grandes biomas en el sentido más clásico y aceptado de los términos. Podría añadir muchos más ejemplos. ¿Y que decir de las escalas?.

Sin embargo, el siguiente ejemplo, en este contexto, que resulta mucho más ilustrativo y consiste en acudir a los propios contenidos de uno de los trabajos. Patrick Lavelle, a quien conocí personalmente durante un congreso en Perú y es el primer autor del segundo trabajo. Se trata de uno de los expertos  más ampliamente reconocido a nivel mundial en esta materia. Patricio nos dice junto a sus colaboradores en las conclusiones de su investigación: “Las comunidades de macroinvertebrados del suelo responden a las condiciones climáticas, del suelo y de la cubierta terrestre. Todos los taxones, excepto las termitas, se encuentran en todas partes, y las comunidades de los cinco grupos cubren una amplia gama de condiciones geográficas y ambientales. Las prácticas agrícolas disminuyen significativamente la abundancia, aunque la presencia de componentes de los árboles alivia este efecto. Ósea que yo solo puedo extraer una idea que me interesa. Las agriculturas agroforestales “alivian el efecto” de las prácticas agrarias a cielo abierto.

En fin, indagaciones onerosas y fáciles de publicar aunque ¿Qué aportan a lo que ya sabemos sobre los microbiomas edáficos y la diversidad de los suelos? Corramos un estúpido velo.

Juan José Ibáñez

Continúa………

¿La rotación a gran escala en la biodiversidad del suelo refleja lo que vemos sobre el suelo?

Does large-scale turnover in soil biodiversity mirror what we see aboveground?

Global Soil Diversity Initiative: A scientific Effort

JUAN DAVISON; Profesor Asociado, Instituto de Ecología y Ciencias de la Tierra, Universidad de Tartu, Estonia

Figura superior. Microbiomas microcariotas (a) y procariotas (b) microbiomas y la temperatura (MAT), precipitación (MAP) y condiciones de pH registradas en cada uno (c – microbiomas eucariotas microbianos; d – microbiomas procariotas). Figura reproducida de Vasar et al. (2022).

Las plantas son productoras primarias fundamentales y forman la gran mayoría de la biomasa en los ecosistemas terrestres. Por lo tanto, no es irrazonable que utilicemos las características de la vegetación, junto con correlatos macroclimáticos y una dosis de opinión experta, para clasificar la variación a gran escala en la biodiversidad (es decir, los biomas). Sin embargo, sabemos sorprendentemente poco acerca de qué tan bien estas clasificaciones representan la estructura en la diversidad de diferentes grupos de organismos. Estudiar patrones de biodiversidad a gran escala siempre es un desafío, pero la secuenciación e identificación del ADN ambiental (metacódigo de barras) ofrece una forma factible de estudiar organismos pequeños y relativamente sésiles, como los microbios, en grandes áreas.

En nuestro estudio reciente (Vasar et al 2022), utilizamos 345 muestras de suelo y un enfoque de metacódigo de barras para identificar la variación a gran escala en las comunidades microbianas del suelo eucariota y procariota en todo el mundo. También registramos una serie de variables químicas del suelo in situ para comprender qué impulsa la variación en la diversidad microbiana subterránea. Surgieron varios hallazgos interesantes. Encontramos que la variación en la mayoría de los grupos de organismos, incluidas las bacterias, las arqueas y los diferentes gremios de hongos, se explicaba mejor por la combinación de la temperatura del aire y el pH del suelo; con grupos eucariotas que responden más a la temperatura y grupos procariotas más al pH. Diferentes grupos formaron patrones de agrupamiento en todo el mundo (microbiomas) que se distinguieron en diversos grados por diferentes condiciones de temperatura y pH (Fig. 1). Los microbiomas, especialmente los microbiomas procariotas, no coincidían estrechamente con los biomas de las clasificaciones globales existentes. Por ejemplo, tanto en las clasificaciones eucariotas como en las procariotas, el microbioma que se produce en condiciones frías y de pH bajo coincide en gran medida con dos tipos de biomas: la tundra y el bosque boreal; del mismo modo, los tipos de bioma tundra y bosque boreal se superponen con múltiples microbiomas que ocurren en diferentes condiciones del suelo. Una característica notable de muchos microbiomas es que atraviesan tipos de biomas con una estructura de vegetación fundamentalmente diferente. Esto significa que los microbiomas pueden abarcar pastizales, matorrales y biomas forestales adyacentes, siempre y cuando experimenten condiciones de temperatura y pH relativamente similares.

Los resultados de nuestro estudio nos dicen que la rotación en la diversidad invisible bajo nuestros pies no se puede extrapolar directamente de lo que vemos sobre el suelo. Dada la tremenda diversidad de microbios del suelo, esto sugiere que debemos ir más allá de las clasificaciones globales actuales del bioma para resumir la diversidad en la biosfera en su conjunto. Nuestros resultados también proporcionan información que puede ser aprovechada para fines aplicados. Por ejemplo, en la actualidad, los estudios que investigan diferentes funciones de los ecosistemas se dirigen rutinariamente a diferentes biomas; mientras que los modelos de ecosistemas globales dependen en gran medida de las características del hábitat basado en plantas. Los datos a nivel de microbioma pueden informar el diseño de estudios empíricos y mejorar nuestra capacidad para predecir cómo los procesos de los ecosistemas mediados por microbios responden al cambio ambiental.

Publicación: Vasar, M., Davison, J., Sepp, S.-K., Mucina, L., Oja, J., Al-Quraishy, S., Anslan, S., Bahram, M., Bueno, C. G., Cantero, J. J., Decocq, G., Fraser, L., Hiiesalu, I., Hozzein, W. N., Koorem, K., Meng, Y., Moora, M., Onipchenko, V., Öpik, M., Pärtel, M., Vahter, Y., Zobel, M. (2022). Microbiomas globales del suelo: Una nueva línea de frente de la investigación biome-ecología. Ecología Global y Biogeografía, DOI: https://doi.org/10.1111/geb.13487

Soil macroinvertebrate communities: A world-wide assessment

Comunidades de macroinvertebrados del suelo: una evaluación mundial

Patricio Lavelle,Jérôme Mathieu,Alister España,Jorge Brown,Carlos Fragoso,Emmanuel Lapied,Adriana De Aquino,Isabelle Barois,Edmundo Barrios,María Eleusa Barros … Ver todos los autores 

Publicado por primera vez: 16 abril 2022; Global Ecology and Biogeography; 

https://doi.org/10.1111/geb.13492

Abstracto

Objetivo

Los macroinvertebrados comprenden un conjunto muy diverso de taxones con gran potencial como indicadores de la calidad del suelo. Las comunidades fueron muestreadas en 3.694 sitios distribuidos en todo el mundo. Nuestro objetivo fue analizar los patrones de abundancia, composición y características de la red y sus relaciones con la latitud, la temperatura media anual y las precipitaciones, la cubierta terrestre, la textura del suelo y las prácticas agrícolas.

Ubicación

Los sitios se distribuyen en 41 países, que van desde los 55° S hasta los 57° N de latitud, de 0 a 4.000 m de altitud, con precipitaciones anuales que oscilan entre 500 y >3.000 mm y temperaturas medias de 5-32°C.

Período de tiempo: 1980–2018.

Taxones principales estudiados

Todos los macroinvertebrados del suelo: Haplotaxida; Coleópteros; Formicidae; Aracnida; Chilopoda; Diplopoda; Dípteros; Isópteros; Isopoda; Homópteros; Hemípteros; Gasterópodos; Blattaria; Ortópteros; Lepidópteros; Dermaptera; y «otros».

Métodos

Se aplicó el protocolo de muestreo estándar ISO 23611-5 en todos los sitios. El tratamiento de datos utilizó un conjunto de análisis multivariados, análisis de componentes principales (PCA) en datos de macrofauna transformados por el método de Hellinger, análisis de correspondencia múltiple para datos ambientales (latitud, elevación, temperatura y precipitación media anual, tipo de cubierta vegetal) transformados en clases discretas, análisis de coinertia para comparar estos dos conjuntos de datos y pruebas de arranque corregidas y aceleradas por sesgo para evaluar la parte de la varianza de los datos de macrofauna atribuible a cada uno de los factores ambientales. Se realizó un análisis de red. Cada asociación pare de unidades taxonómicas se probó contra un modelo nulo considerando escalas locales y regionales, con el fin de evitar correlaciones espurias.

Resultados

Las comunidades se separaron en cinco grupos que reflejan sus densidades y riqueza taxonómica. Fueron influenciados significativamente por las condiciones climáticas, la textura del suelo y la cubierta vegetal. Abundancia y diversidad, más alta en bosques tropicales (1.895 ± 234 individuos/m²) y sabanas (1.796 ± 72 individuos/m²), disminuyó progresivamente en los sistemas de cultivo tropicales (cultivos asociados a árboles, 1.358 ± 120 individuos/m²; pastos, 1.178 ± 154 individuos/m²; y cultivos anuales, 867 ± 62 individuos/m²), pastizales templados (529 ± 60 individuos/m²), bosques (232 ± 20 individuos/m²) y cultivos anuales (231 ± 24 individuos/m²) y bosques y arbustos secos templados (195 ± 11 individuos/m²). La gestión agrícola disminuyó la abundancia general en un ≤54% en las zonas tropicales y en un 64% en las zonas templadas. La conectividad varió con los taxones, con conexiones positivas dominantes en transformadores de basura y conexiones negativas con ingenieros de ecosistemas y Arachnida. La conectividad y la modularidad fueron mayores en comunidades con baja abundancia y riqueza taxonómica.

Principales conclusiones

Las comunidades de macroinvertebrados del suelo responden a las condiciones climáticas, del suelo y de la cubierta terrestre. Todos los taxones, excepto las termitas, se encuentran en todas partes, y las comunidades de los cinco grupos cubren una amplia gama de condiciones geográficas y ambientales. Las prácticas agrícolas disminuyen significativamente la abundancia, aunque la presencia de componentes de los árboles alivia este efecto.