La Biosiversidad de Eucariotas del Suelo a Escala Continental (el ejemplo de Europa)

Fuente: Centro Europeo de Datos sobre el Suelo (ESDAC) JRC

Hoy me complace mostraros una nota de prensa del “Organismo” con el que colaboré unos 20 años” y que en 1992 llevaba la dominación de “Soil & GIS Suport Group,” sito en el JRC de la UE (en Italia). Sin embargo, de corroborase finalmente los resultados, a mi se me antoja que, esta vez si se trata de una noticia de gran calado y novedad por lo sorprendente de sus resultados y conclusiones, como podréis leer seguidamente abajo. Me ha sorprendido mucho que los suelos de cultivo superen en biodiversidad a la de los ecosistemas casi-naturales, y que ello sea producto de una larga historia de cambios de uso y manejos agrícolas que van dejando su impronta acumulada en la biota de los suelos. Es decir, que la historia marca tanto o más la biodiversidad del suelo como la propia idiosincrasia de los variados ecosistemas estudiados (tierras de cultivo anuales y permanentes, pastizales manejados y no manejados, bosques de coníferas y frondosas).

Del mismo modo muestran como la estructura y la red de relaciones de las biocenosis estudiadas se encuentra muy vinculada por variables del suelo como el pH, contenido en fósforo y relación carbono nitrógeno (C:N).

El estudio, elaborado a partir de una ingente cantidad de muestras, también reconoce que los resultados se encuentran limitados por la falta de la información adecuada a nivel taxonómico y el rol de ciertos taxones en los suelos. No a todos los grupos taxonómicos se les ha presentado la misma atención, en parte por falta de interés, empero también por la “extinción de los taxónomos”. Por a ejemplo, apenas existe un puñado de expertos en “todo el mundo” capaces de clasificar los rotíferos y tardígrados a nivel de especies. Esa es una de las razones por las que siempre sugiero que se entiendan los datos con prudencia. Empero tengamos en cuenta que ellos hablan de DNA, no de taxónomos.   

No entraré a valorar en como se realizaron los muestreos y hasta que profundidades, ya que jamás se hace con el solum completo, pero esa es otra historia de la que ya me he quejado amargamente, por cuanto pueden condicionar los resultados y conclusiones obtenidos.

Tan solo un breve comentario a las razones C:N, ya que en el estudio puede estar condicionada por los insumos de fertilizantes, y no tengo razón para dudarlo. No obstante, en cuando se estudian ecosistemas naturales tal razón en los horizontes organominerales es indicativa del grado y calidad de humificación: C:N bajas buena calidad y C:N alta mala calidad o compuestos orgánicos apenas descompuestos. Generalmente los bosques de coníferas atesoran una menor biodiversidad y peor calidad de humus que los de frondosas.  

He reproducido las graficas de la nota de prensa a las que tan solo he añadido algunos adornos. Sus pies de figura se encuentran al final de la nota de prensa traducida al español-castellano. Eso si, hay que reiterar que al muestrear hasta 20 cm no se ofrece una imagen real de la biodiversidad del suelo, sino una subestimación centrada de lo que acaece en los horizontes superficiales. No entiendo poque a mis colegas biólogos se les atragante reconocer que no hablamos de cifras totales. En cualquier caso, los resultados deben hacernos reflexionar bastante.

Juan José Ibáñez

Continúa……..

Ver también la Biodiversidad Global de los Organismos del Suelo

Análisis de ADN continental de eucariotas del suelo

Los eucariotas del suelo desempeñan un papel crucial en el mantenimiento de las funciones y servicios de los ecosistemas, sin embargo, los factores que impulsan su diversidad y distribución siguen siendo poco conocidos.

Si bien muchos estudios se centran en algunos grupos eucariotas (principalmente hongos), están limitados en su escala espacial. Aquí, analizamos una cantidad sin precedentes de datos observacionales de eucariotas del suelo a escala continental (787 sitios en toda Europa) para obtener más información sobre el impacto de una amplia gama de condiciones ambientales (climáticas y edáficas) en su composición y estructura de la comunidad.

Encontramos que la diversidad de hongos, protistas, rotíferos, tardígrados, nematodos, artrópodos y anélidos estaba predominantemente determinada por el tipo de ecosistema (tierras de cultivo anuales y permanentes, pastizales manejados y no manejados, bosques de coníferas y frondosas), y se observó una mayor diversidad de hongos, protistas, nematodos, artrópodos y anélidos en tierras de cultivo que en sistemas menos manejados intensivamente, como los bosques de coníferas y frondosas. También en las tierras de cultivo, encontramos eucariotas más especializados, mientras que la composición entre tierras de cultivo fue más homogénea en comparación con la composición de otros ecosistemas.

La alta proporción observada de taxones superpuestos entre ecosistemas también indica que el ADN se ha acumulado de usos anteriores de la tierra, imitando así las transformaciones de la tierra que ocurrieron en Europa en las últimas décadas. Esta fuerte influencia del tipo de ecosistema estaba relacionada con las propiedades del suelo y, en particular, el pH del suelo impulsaba la riqueza de hongos, rotíferos y anélidos, mientras que el fósforo disponible para las plantas impulsaba la riqueza de protistas, tardígrados y nematodos.

Además, la proporción de carbono orgánico del suelo a nitrógeno total explicó de manera crucial la riqueza de hongos, protistas, nematodos y artrópodos, posiblemente relacionados con décadas de insumos agrícolas.

Nuestros resultados destacaron la importancia de las variables ambientales a largo plazo en lugar de las variables medidas en el momento del muestreo en la configuración de las comunidades eucariotas del suelo, lo que refuerza la necesidad de incluir esas variables además del tipo de ecosistema en futuros programas de monitoreo y esfuerzos de conservación.

El suelo es la base de la vida terrestre

Ha habido un creciente reconocimiento del papel crucial desempeñado por la biodiversidad del suelo en el mantenimiento de los servicios ecosistémicos. Procariotas (bacterias y arqueas) y eucariotas (hongos, protistas, rotíferos, tardígrados, nematodos, artrópodos y lombrices de tierra) forman una red compleja y dinámica. Proporcionan servicios ecosistémicos cruciales, sentando las bases para la vida terrestre. Por ejemplo, descomponen el material orgánico, proporcionan antibióticos y permiten que los suelos filtren y almacenen agua. Desempeñan un papel particularmente crítico en la agricultura. Los organismos del suelo proporcionan nutrientes a las plantas y mejoran la resistencia de las plantas a los factores estresantes. Por ejemplo, suprimen los patógenos y plagas transmitidas por el suelo. A pesar de su importancia, el conocimiento sobre la vida del suelo sigue siendo limitado.

Asignación taxonómica y proporción de taxones compartidos entre tipos de ecosistemas

Encontramos que el 97% de los 79,383 ASV se asignaron a eucariotas. Además, clasificamos los 97 filos eucariotas en tres reinos: protistas (57%), hongos (33%) y animales (10%). Dentro de este último grupo, el 52,2% de las lecturas pertenecían a nematodos, el 32,9% a artrópodos, el 10,6% a rotíferos, el 3,4% a tardígrados y el 0,8% a anélidos (Figura 2). Para los hongos, los grupos dominantes fueron dos filos pertenecientes al subreino Dikaria, a saber, Ascomycota (aproximadamente 50%) y Basidiomycota (>35%), seguidos por el subfilo Mucoromycotina (>10%; Figura S1). La mayor abundancia relativa de protistas se encontró para dos filos, a saber, Cercozoa (>50%) y Ciliophora (20%), y el superfilo Heterokonta (>10%).

La falta de información taxonómica fue particularmente alta para los protistas y artrópodos a nivel de orden (72% y 48,5% del número total de ASV, respectivamente; Figura S1). Esta falta de información aumentó aún más a niveles taxonómicos más bajos. Por ejemplo, a nivel de especie, el 86,7% de los rotíferos, el 85% de las especies de protistas, el 79,3% de las especies de artrópodos, el 87,8% de las especies de tardígrados y el 69,9% de las especies de nematodos no pudieron asignarse a ninguna secuencia conocida (desconocida).

La diversidad eucariota aumenta con el gradiente de intensidad

Los valores de diversidad α para hongos, protistas, nematodos, artrópodos y anélidos fueron significativamente diferentes entre los tipos de ecosistemas (Kruskal-Wallis p < 0.05). La mayor riqueza (número de ASV) se midió para los hongos (495), seguidos por los protistas (484), los nematodos (77) y los artrópodos (59). En contraste, los valores más bajos se observaron para rotíferos (19), anélidos (15) y tardígrados (12) en todos los tipos de ecosistemas. Además, la diversidad α disminuyó hacia los ecosistemas menos intensamente manejados, con los valores más altos observados en las tierras de cultivo anuales y los más bajos en los bosques de coníferas. A pesar de que ambas métricas (riqueza ASV e índice de Shannon) muestran patrones similares, encontramos menos diferencias significativas al comparar el índice de Shannon entre ecosistemas. Por ejemplo, no se encontraron diferencias significativas en la diversidad Shannon de rotíferos entre diferentes tipos de ecosistemas.

Figura 1. Resultados de la secuenciación de ADNr 18S. (a) Proporción de ASV asignados a diferentes dominios, con la mayoría de las lecturas de secuencia que pertenecen a eucariotas. b) Proporción de taxones asignados a los diferentes reinos eucariotas. c) Proporción de taxones asignados a los diferentes filos.

Figura 2. α diversidad de grupos eucariotas en diferentes tipos de ecosistemas. Riqueza observada de ASV para (a) hongos y protistas y para (b) animales (rotíferos, tardígrados, nematodos, artrópodos y anélidos). Índice de Shannon para (c) hongos y protistas, y para (d) animales. El número de sitios muestreados se redujo después del filtrado estadístico a 787 sitios para hongos, 785 protistas, 315 rotíferos, 589 tardígrados, 587 nematodos, 583 artrópodos y 666 anélidos.

Mayor diversidad en las tierras de cultivo como efecto heredado de los usos pasados de la tierra

Sorprendentemente, las tierras de cultivo exhibieron una mayor biodiversidad a pesar del uso intensivo de la tierra. Las tierras de cultivo también eran más homogéneas en comparación con la composición de otros ecosistemas. Un gran número de taxones de grupos eucariotas se superpusieron en tierras de cultivo, pastizales y bosques. Para la mayoría de los grupos, las tierras de cultivo albergaban los taxones más singulares. El estudio propone una posible explicación de la mayor diversidad detectada en las zonas agrícolas. En las últimas décadas, muchos pastizales y bosques en toda Europa se convirtieron en tierras de cultivo. La gran diversidad observada en las tierras de cultivo y la gran proporción de taxones superpuestos entre ecosistemas podrían reflejar la acumulación de ADN de usos anteriores de la tierra. La mayor biodiversidad del suelo en las tierras de cultivo podría ser un efecto heredado del ADN de organismos latentes o muertos. Esto también podría explicar por qué las variables a largo plazo para el uso de la tierra y el clima fueron más relevantes en comparación con las variables mensuales.

Descargar los datos: Biodiversidad del suelo – ADN eucariotas

Referencia: Köninger, J. Ballabio, C., Panagos, P., Jones, A., Schmid, M.W., Orgiazzi, A, Briones, M.J.I. 2023. El tipo de ecosistema impulsa la diversidad y composición eucariota del suelo en Europa