Encimas del Suelo y tamaño de Poros (cuando la tecnología desplaza al conocimiento científico)
Fuente: noticias de prensa originales y Google imágenes.
Con mucha frecuencia, escoges una noticia por considerarla “a primera vista” interesante, a la hora de redactar un post, pero cuando la lees con detenimiento, más que decepción, te quedas completamente desconcertado. Este es el caso de la nota de prensa que mostramos hoy y que ha aparecido simultáneamente en diversos noticieros científicos. Por un lado, el documento puede servir como material docente. No obstante, desde un punto de vista académico se me antoja algo indecente. Cada cual puede hacer lo que quiera con ella. Existe una bibliografía abundante sobre el papel de las enzimas del suelo en el reciclado de nutrientes y el metabolismo del carbono. Por otro lado, abundan desde hace decenios las publicaciones sobre el rol que desempeñan en el medio edáfico el tamaño de los poros del suelo, en lo concerniente a la retención de humedad, aireación del suelo, actividad biológica, reciclado de nutrientes, salud y calidad del suelo, etc., etc. ¿Qué aporta al respecto la investigación que abajo os mostramos?. Debo suponer que en algo debe contribuir, por cuanto los medios de cultura científica la han prestado mucha atención. Sin embargo, francamente, me debo encontrar perdiendo neuronas exponencialmente. Abajo os muestro una relación de los posts que hasta ahora hemos editado acerca de los poros del suelo, sus tamaños y repercusiones en la estructura y dinámica del sistema suelo. Allí podréis encontrar mucha más información en este sentido, ya que una de las conclusiones que adelanto de la noticia original rezan literalmente así: Estos resultados contrastantes nos dicen que lo que se descompone en los suelos puede depender de la arquitectura de los poros del suelo», dice Kim. «Esto se debe a que hay diferentes microbios que viven en poros de diferentes tamaños, produciendo diferentes enzimas«. Sin embargo, con anterioridad, ya se habían realizado muchos estudios acerca de la relación entre tamaño de poros y las encimas del suelo. ¡Vaya novedad! Eso lo sabemos todos los que atesoramos unos mínimos conocimientos de las ciencias del suelo. Personalmente debo disculparme por no haber prestado prácticamente atención al tema de las enzimas del suelo, pero no soy experto en el tema. No obstante en Internet y redactados en español-castellano encontrareis una abundantísima información e incluso videos y gráficos tan ilustrativos como los que podréis ver en el siguiente enlace.
Pies de figura de las imágenes superior e inferior izquierda asociadas a la presente nota de prensa. Imágenes de rayos X y tomografía computarizada de neutrones. Los discos verdes (hojas, también indicadas por flechas rojas) se identificaron mediante aprendizaje automático, y el proxy de humedad (el brillo en imágenes de neutrones) se calculó por distancia de las hojas y por tiempo. Los gráficos a continuación muestran el proxy de contenido de humedad por distancia de las hojas (eje x) y por tiempo (color). Crédito: Alyssa Kim. Ejemplo de la muestra de suelo embalada con los residuos de hojas. El cuadro punteado rojo a la izquierda es la región de interés (donde se tomó el zymogram), y el derecho es el resultado del cálculo. El mapa coloreado muestra la intensidad de la actividad enzimática. Crédito: Alyssa Kim
Sabemos que: (i) los microrganismos del suelo viven en las películas de agua intersticiales que se presentan entre y dentro de los agregados del suelo; (ii) tanto el tamaño de las fracciones textuales (arena, limo, arcilla), como el de los agregados y los propios poros siguen las mismas leyes de distribución de tamaño de sus componentes; (iii) todas las distribuciones de tamaño resultan ser fractales o multifractales; (iv) que existe al menos un grupo de expertos que se reúne y publica periódicamente acerca de las investigaciones más recientes sobre estos temas, como lo era Pedofract; (v) que las enzimas también fraternizan con las distribuciones fractales. Desconozco personalmente hasta que punto se ha avanzado últimamente acerca de las relaciones entre tamaños de poros y actividades enzimáticas, si bien os muestro, tras la nota de prensa de abajo, el resumen de un trabajo que deja constancia de ello; (vi) que el suelo albera numerosos microhábitats y cada uno de ellos puede contener comunidades microbianas y actividades enzimáticas complementarias, y de ahí la gran diversidad microbiana del medio edáfico.
Encimas del suelo esquema muy simple
En vista de todo ello, de lo único que podemos tener envidia deviene del sofisticado instrumental usado por la joven autora. Empero alardear de tecnologías de vanguardia para no decir nada, es harina de otro costal. Resulta, algo así como, matar moscas a cañonazos. Respecto a la humedad y temperatura del suelo se ha escrito hasta la saciedad, y tenéis multitud de posts redactados que os dejo al final de la presente entradilla. Y me mejor lo dejamos aquí, ¿verdad?.
Juan José Ibáñez
Continúa……….
Estudiar los microbios del suelo para comprender mejor los pasos clave en el ciclo del carbono
por Adityarup Chakravorty, Sociedad Americana de Agronomía
Noticia también reproducida aquí Soil Science Society of America
El ciclo del carbono de la Tierra funciona a escala global. Pero puede verse afectado por el más pequeño de los organismos: los microbios del suelo. Estos microbios descomponen la materia orgánica como los residuos vegetales y los organismos muertos, creando compuestos de carbono simples. Estos compuestos de carbono simples pueden ser utilizados por otros organismos, o convertidos en gases (como el dióxido de carbono) y liberados a la atmósfera.
Al igual que nosotros, los microbios del suelo pueden ser exigentes con el lugar donde viven y trabajan. «Así como podemos preferir un cierto rango de temperatura y humedad, los microbios del suelo también tienen sus condiciones preferibles», dice Alyssa Kim, investigadora de la Universidad de Cornell.
Kim es el autor principal de un nuevo estudio que explora cómo las condiciones del suelo, como el nivel de humedad y el tamaño de los poros, pueden afectar los microbios del suelo. Comprender cómo las diferentes condiciones del suelo afectan la actividad microbiana puede dar a los investigadores un mejor manejo de las formas de aumentar la salud y la fertilidad del suelo, y ayudar a combatir el cambio climático. Por ejemplo, «puede ser una parte crítica en la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero de los campos agrícolas después de las cosechas», dice Kim.
Kim presentó recientemente su trabajo en la reunión anual ASA-CSSA-SSSA 2022, celebrada en Baltimore, Maryland.
Kim y sus colegas de la Universidad Estatal de Michigan compararon la actividad microbiana cerca del maíz y la hojarasca de pasto varilla. El maíz es un cultivo vital, y los agricultores en los Estados Unidos plantaron casi 90 millones de acres en el año de crecimiento 2022. Switchgrass es un cultivo bioenergético prometedor con una huella en expansión. «Además, el maíz y el pasto varilla tienen diferentes características de la hojarasca«, dice Kim. «La química de la basura afecta la facilidad con que los microbios pueden descomponer diferentes camadas. Las características físicas como la textura pueden afectar el ambiente del agua y el aire cerca de las camadas«.
Kim y sus colegas encontraron que las camadas de maíz y pasto varilla difieren en la forma en que cambian los niveles de humedad en el suelo cerca de ellas. «Encontramos un agotamiento de la humedad distinto de 0.1 a 1.5 milímetros de distancia de los residuos de pasto varilla«, dice Kim.
Para estudiar esta distribución de humedad, Kim utilizó un método llamado tomografía computarizada de rayos X y neutrones. Este método funciona de manera muy similar a las tomografías computarizadas médicas. «Es una forma muy prometedora y no destructiva de estudiar los suelos y el agua en ellos«, dice Kim.
Resulta que el contenido de humedad es uno de los factores más importantes que influyen en la actividad microbiana del suelo. Esto se debe a que una forma en que los microbios descomponen el material orgánico, como la hojarasca, es mediante la liberación de sustancias químicas llamadas enzimas. Diferentes enzimas descomponen diferentes materiales. Por ejemplo, una enzima llamada beta-glucosidasa puede romper las paredes celulares de las plantas. Otra enzima llamada quitinasa puede descomponer los exoesqueletos de insectos y algunos hongos. Una vez que las enzimas descomponen sus materiales objetivo en productos químicos más simples, los microbios del suelo pueden darse un festín.
«Cuando los niveles de humedad del suelo son óptimos para los microbios, tienden a producir más enzimas«, dice Kim. Eso puede conducir a una descomposición más rápida de la hojarasca y la liberación de mayores cantidades de dióxido de carbono. Eso es exactamente lo que Kim y sus colegas observaron. Los niveles de humedad del suelo eran más altos cerca de la hojarasca de maíz, y la basura de maíz en descomposición liberaba más dióxido de carbono más rápido que la basura de pasto varilla.
Aunque el estudio se centró en observaciones a escala milimétrica, tiene implicaciones a gran escala. «Estudiar estas dinámicas a microescala puede ayudarnos a comprender lo que realmente está sucediendo en nuestros vastos campos de maíz, y también, en sistemas prometedores de cultivo de bioenergía como el pasto varilla», dice Kim.
Kim también probó cómo el tamaño de los poros del suelo afecta la actividad de las enzimas microbianas. Estos tamaños de poro variaban de 10 a 30 micrómetros, ligeramente más pequeños que el grosor de una sola hebra de la mayoría del cabello humano. «Es crucial estudiar las estructuras de los poros del suelo porque ahí es donde viven los microbios del suelo«, dice Kim.
Kim utilizó un método llamado zimografía, para mapear la actividad de diferentes enzimas. «Agregamos algunos productos químicos a la superficie del suelo. Tales productos químicos muestran fluorescencia cuando se descomponen, y así es como detectamos la ubicación de las enzimas«.
El tamaño de los poros del suelo afecta a diferentes enzimas de manera diferente. La beta-glucosidasa, la enzima que descompone las paredes celulares de las plantas, funcionó de manera más eficiente en suelos con poros más pequeños. Por otro lado, la actividad de la enzima quitinasa fue mayor en suelos con tamaños de poro más grandes. «Estos resultados contrastantes nos dicen que lo que se descompone en los suelos puede depender de la arquitectura de los poros del suelo«, dice Kim. «Esto se debe a que hay diferentes microbios que viven en poros de diferentes tamaños, produciendo diferentes enzimas«.
Los suelos en los campos agrícolas tienen una mezcla de poros grandes y pequeños, lo que indica una mezcla de niveles de humedad y diferentes microbios. «En el futuro, me gustaría observar los poros del suelo y los niveles de humedad a escalas más grandes y probar cómo las diferencias en la distribución de la humedad afectan el proceso de descomposición», dice Kim.
Proporcionado por la Sociedad Americana de Agronomía
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Características fractales de microagregados del suelo bajo bosques típicos de Phyllostachys edulis en el norte de la provincia de Fujian
Li Guang-lu; Publicado en 2008; Geología; Revista de Conservación de Suelos y Agua
Los cambios de las características fractales de los microagregados del suelo y las relaciones entre la dimensión fractal de los microagregados del suelo y las propiedades físicas del suelo, las propiedades químicas del suelo, la actividad enzimática del suelo y la cantidad de microbiología del suelo se estudiaron en los bosques típicos de Phyllostachys edulis en el norte de la provincia de Fujian mediante el bosque de hoja ancha de hoja perenne y el bosque de Cunninghamia lanceolata como contrastes. Los resultados mostraron que cuanto mayor es el contenido del grupo 0.25 mm y 0.05 ~ 0.01 mm y menor es el contenido del grupo 0.25 ~ 0.05 mm, 0.005 ~ 0.001 mm y 0.001 mm, menor es la dimensión fractal de los microagregados del suelo y existe una correlación obvia entre la dimensión fractal y la fertilidad del suelo, es decir, existe una relación altamente significativa o muy significativa entre la dimensión fractal de los microagregados del suelo y el contenido superior del grupo de suelo. También existía una relación cuantitativa negativa muy significativa entre la dimensión fractal de los microagregados del suelo y 11 índices entre 20 índices de fertilidad del suelo de las propiedades físicas y químicas del suelo y los índices de actividad biológica del suelo. Las dimensiones fractales estaban en correlación positiva altamente significativa con la densidad aparente del suelo, y en una correlación de cantidad negativa muy significativa con la porosidad capilar del suelo, el contenido de nitrógeno hidrolizable del suelo y la actividad de la catalasa del suelo. Obviamente, la dimensión fractal de los microagregados del suelo podría reflejar objetivamente las propiedades físicas y químicas del suelo y la actividad biológica del suelo, por lo que puede utilizarse como un índice cuantitativo integral para evaluar la fertilidad del suelo.
Colapso
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Propiedades de la Materia: Composición, Tamaño, Abundancia, Forma y Superficie
Grupo de Investigación PEDOFRACT y componentes del equipo que lo integran
This article sheds light on the impact of technology on scientific knowledge, particularly regarding soil and pore size. It’s crucial to balance technological advancements with traditional scientific understanding to ensure comprehensive insights into complex phenomena.