Agro, Cría y Medio Ambiente Estados Unidos Hongos y Algas Silvicultura

Los investigadores mapean las relaciones simbióticas entre árboles y microbios en todo el mundo


En y alrededor de las raíces enredadas del suelo del bosque, los hongos y las bacterias crecen con los árboles, intercambiando nutrientes por carbono en un vasto mercado global. 


por Taylor Kubota, Universidad de Stanford


Un nuevo esfuerzo para mapear las relaciones simbióticas más abundantes, que involucran más de 1.1 millones de sitios forestales y 28,000 especies de árboles, ha revelado factores que determinan dónde florecerán los diferentes tipos de simbiontes. El trabajo podría ayudar a los científicos a comprender cómo las asociaciones simbióticas estructuran los bosques del mundo y cómo podrían verse afectados por un clima más cálido.

Los investigadores de la Universidad de Stanford trabajaron junto a un equipo de más de 200 científicos para generar estos mapas, publicados el 16 de mayo en Nature . A partir del trabajo, revelaron una nueva regla biológica, que el equipo llamó Read’s Rule después de ser pionero en la investigación de simbiosis, Sir David Read.

En un ejemplo de cómo podrían aplicar esta investigación, el grupo usó su mapa para predecir cómo las simbiosis podrían cambiar para 2070 si las emisiones de carbono continúan sin disminuir. Este escenario resultó en una reducción del 10 por ciento en la biomasa de especies arbóreas que se asocian con un tipo de hongos que se encuentran principalmente en regiones más frías. Los investigadores advirtieron que tal pérdida podría conducir a más carbono en la atmósfera porque estos hongos tienden a aumentar la cantidad de carbono almacenado en el suelo.

«Hay muchos tipos simbióticos diferentes y estamos demostrando que obedecen a reglas claras», dijo Brian Steidinger, investigador postdoctoral en Stanford y autor principal del artículo. «Nuestros modelos predicen cambios masivos en el estado simbiótico de los bosques del mundo, cambios que podrían afectar el tipo de clima en el que vivirán sus nietos».

Mapeo de simbiosis microbianas en bosques
Uno de los tres mapas que muestran la distribución de los árboles que probablemente se asocien con los tres tipos principales de bacterias u hongos simbióticos. Crédito: Brian Steidinger

Tres simbiosis

Ocultas para la mayoría de los observadores, estas colaboraciones entre reinos entre microbios y árboles son muy diversas. Los investigadores se centraron en mapear tres de los tipos más comunes de simbiosis: hongos micorrícicos arbusculares , hongos ectomicorrícicos y bacterias fijadoras de nitrógeno. Cada uno de estos tipos abarca miles de especies de hongos o bacterias que forman asociaciones únicas con diferentes especies de árboles .

Hace treinta años, Read dibujó mapas a mano de dónde creía que podrían residir diferentes hongos simbióticos, en función de los nutrientes que proporcionan. Los hongos ectomicorrízicos alimentan a los árboles con nitrógeno directamente de la materia orgánica, como las hojas en descomposición, por lo que, propuso, serían más exitosos en lugares más fríos donde la descomposición es lenta y la hojarasca es abundante. Por el contrario, pensó que los hongos micorrícicos arbusculares dominarían en los trópicos, donde el crecimiento de los árboles está limitado por el fósforo del suelo. La investigación realizada por otros ha agregado que las bacterias fijadoras de nitrógeno parecen crecer poco en temperaturas frías.

Sin embargo, las ideas de Testing Read tuvieron que esperar porque la prueba requería reunir datos de grandes cantidades de árboles en diversas partes del mundo. Esa información se hizo disponible con la Iniciativa Global de Biodiversidad Forestal (GFBI), que encuestó bosques, bosques y sabanas de todos los continentes (excepto la Antártida) y ecosistemas en la Tierra.

El equipo alimentó la ubicación de 31 millones de árboles de esa base de datos junto con información sobre qué hongos simbióticos o bacterias se asocian con mayor frecuencia con esas especies en un algoritmo de aprendizaje que determinó cómo diferentes variables como el clima, la química del suelo, la vegetación y la topografía parecen influir en el prevalencia de cada simbiosis. A partir de esto, descubrieron que las bacterias fijadoras de nitrógeno probablemente están limitadas por la temperatura y la acidez del suelo, mientras que los dos tipos de simbiosis fúngicas están fuertemente influenciadas por variables que afectan las tasas de descomposición, la tasa a la que la materia orgánica se descompone en el medio ambiente, como temperatura y humedad.

Mapeo de simbiosis microbianas en bosques
Uno de los tres mapas que muestran la distribución de los árboles que probablemente se asocien con los tres tipos principales de bacterias u hongos simbióticos. Crédito: Brian Steidinger

«Estos son patrones globales increíblemente fuertes, tan sorprendentes como otros patrones fundamentales de biodiversidad global», dijo Kabir Peay, profesor asistente de biología en la Facultad de Humanidades y Ciencias y autor principal del estudio. «Pero antes de estos datos duros, el conocimiento de estos patrones se limitaba a los expertos en ecología micorrízica o fijadora de nitrógeno, a pesar de que es importante para una amplia gama de ecólogos, biólogos evolutivos y científicos de la tierra».

Aunque la investigación apoyó la hipótesis de Read: encontrar hongos micorrícicos arbusculares en bosques más cálidos y hongos ectomicorrízicos en bosques más fríos, las transiciones entre biomas de un tipo simbiótico a otro fueron mucho más abruptas de lo esperado, basadas en los cambios graduales en las variables que afectan la descomposición. Los investigadores pensaron que esto respalda otra hipótesis: que los hongos ectomicorrízicos cambian su entorno local para reducir aún más las tasas de descomposición.

Este ciclo de retroalimentación puede ayudar a explicar por qué los investigadores vieron la reducción del 10 por ciento en los hongos ectomicorrízicos cuando simularon lo que sucedería si las emisiones de carbono continuaran sin cesar hasta 2070. Las temperaturas más altas podrían forzar a los hongos ectomicorrícicos en un punto de inflexión climática, más allá del rango de ambientes que pueden alterar a su gusto.

Mapeo de colaboración

Los datos detrás de este mapa representan árboles reales de más de 70 países y colaboración, liderados por Jingjing Liang de la Universidad de Purdue y Tom Crowther de ETH Zürich, entre cientos de investigadores que hablan diferentes idiomas, estudian diferentes ecosistemas y enfrentan diferentes desafíos.

«Hay más de 1.1 millones de parcelas forestales en el conjunto de datos y cada una de ellas fue medida por una persona en el suelo. En muchos casos, como parte de estas mediciones, esencialmente abrazaron al árbol», dijo Steidinger. «Tanto esfuerzo (caminatas, sudor, garrapatas, largos días) está en ese mapa».

Los mapas de este estudio estarán disponibles gratuitamente, con la esperanza de ayudar a otros científicos a incluir simbiontes de árboles en su trabajo. En el futuro, los investigadores tienen la intención de expandir su trabajo más allá de los bosques y continuar tratando de comprender cómo el cambio climático afecta los ecosistemas.


Leer más


Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *