El suelo, un componente de los ecosistemas terrestres tan fundamental como desconocido, no sólo constituye el soporte de (casi) todas nuestras actividades y es el lugar donde se produce el 95% de toda la comida del mundo, sino que es un increíble reservorio de biodiversidad. Se estima que una cucharada de suelo alberga más organismos que seres humanos pueblan nuestro planeta, una biodiversidad "escondida" entre la que vamos a encontrar miles de especies de bacterias, hongos, arqueas, nematodos, protistas, artrópodos....


La biodiversidad edáfica es de vital importancia para el sostenimiento de la vida en nuestro planeta. Así, las bacterias y los hongos del suelo nos proporcionan algunos de los servicios ecosistémicos más importantes que nos brindan los ecosistemas terrestres. Estos microorganismos juegan un papel clave como descomponedores de la materia orgánica en los ecosistemas naturales y agrícolas, controlando así un proceso imprescindible para el mantenimiento de la fertilidad del suelo, que es a su vez fundamental para producir alimentos, que regula también la capacidad del suelo para actuar como un sumidero del CO2 que emitimos a la atmósfera con la quema de combustibles fósiles. Los hongos que viven en el suelo son también importantes para nosotros por su valor gastronómico, dan lugar a las conocidas y apreciadas setas y las levaduras –un tipo de hongo- controlan la fermentación del pan, el vino y la cerveza, económico –algunas especies ayudan a las plantas a captar agua y nutrientes y otras son importantes plagas agrícolas-, y médico –son fuente de antibióticos tan importantes como la penicilina-.

Debido a su ubicuidad e importancia, para comprender mejor las consecuencias del cambio climático y establecer medidas efectivas de adaptación y mitigación es fundamental conocer los efectos que tendrán el incremento de temperatura y los cambios en los patrones de lluvias tanto en las bacterias y hongos del suelo como en los procesos ecosistémicos que dependen de estos organismos.

Pese a la importancia de las bacterias y hongos del suelo, el conocimiento sobre la distribución y ecología de estos microorganismos es todavía escaso, siendo uno de los factores responsables de ello su elevada diversidad y las dificultades asociadas a su identificación y estudio. Pese a estas dificultades, los avances llevados a cabo en las técnicas de secuenciación genómica y en el estudio del ADN nos ha permitido comenzar a abrir un poco esta "caja negra" que hasta fechas muy recientes era la biodiversidad microbiana del suelo.


En este estudio publicado en 2015 utilizamos los datos y muestras del muestreo global realizado en el marco del proyecto BIOCOM, descrito en esta entrada de Arida Cutis, encontrando que el aumento de la aridez disminuye la abundancia y diversidad de las bacterias y hongos del suelo en zonas áridas. 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 determinantes 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 (Figura 1).

Figura 1

 Figura 1. Posibles mecanismos que están detrás de la disminución de la diversidad y abundancia de bacterias y hongos del suelo observada con el aumento de aridez en zonas áridas del planeta. Figura tomada de Maestre (2016). Investigación y Ciencia 480: 12-14

Resultados como los descritos en el párrafo anterior tienen importantes implicaciones para la comprensión de cómo van a responder los microorganismos del suelo frente al cambio climático, que se va a caracterizar por un aumento generalizado de la aridez en las zonas áridas de nuestro planeta. Así, estos 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 y que están positivamente relacionados con la diversidad de bacterias y hongos del suelo, como mostramos en este otro estudio posterior.

Utilizando un muestreo llevado a cabo en más de 230 ecosistemas de todos los continentes, incluyendo desde zonas desiertas a bosques tropicales o ecosistemas polares, caracterizamos las poblaciones de hongos y bacterias que habitan en los suelos de todo el planeta. Encontramos un resultado bien interesante, y es que para ambos grupos unas 500 (bacterias) y 80 (hongos) especies (menos del 2% y 0.1% de las especies de bacterias y hongos encontradas, respectivamente) comprenden cerca del 50% y 20% de las poblaciones de bacterias y hongos en los suelos estudiados. Estos resultados siguen un patrón muy similar al observado con la distribución de la riqueza en nuestra sociedad: unas cuantas personas concentran la mayor parte de la riqueza existente en la tierra. Patrones similares han sido también observados en otros organismos, como los árboles en la selva amazónica. Dado como se reparten la "abundancia" las distintas especies en casi todas las comunidades ecológicas en las que uno pone el ojo (dominadas por un puñado de especies muy abundantes y multitud de especies "raras" con muy pocos individuos en la comunidad), es bastante probable que sea un patrón universal.

Junto con la caracterización de las especies bacterias y hongos dominantes, estudiamos la afinidad de las bacterias y hongos del suelo por determinadas características del suelo y el clima, lo que nos permitió elaborar los primeros atlas globales de las bacterias y hongos dominantes del suelo (Figura 2). Estos atlas suponen un buen ejemplo de cómo predecir agrupaciones de microorganismos dominantes del suelo utilizando información ambiental, lo que es un importante paso adelante para poder elaborar mapas de distribución de estos organismos a nivel global y comprender cómo el cambio climático va a afectar a su distribución en el futuro. Antes, esto se consideraba una tarea prácticamente imposible debido a la inmensa diversidad de estos organismos en el suelo, y a su aparente ubicuidad.

Figura 2

Figura 2. Ejemplo de atlas de distribución de una bacteria dominante del suelo (Bradyrhizobium sp.). Figura elaborada (y cedida amablemente) por Manuel Delgado-Baquerizo.

También utilizamos el análisis de genomas completos para comprender mejor las características de los microorganismos dominantes y por qué son tan dominantes en los suelos del planeta. Así, por ejemplo, al estudiar con más detalles las características de los hongos dominantes encontramos que entre éstos se encontraban aspectos como su capacidad de ser dispersados a lo largo de grandes distancias por el viento y el poseer numerosos genes asociados a la capacidad de soportar condiciones ambientales adversas y de captar recursos como los nutrientes.

Aún nos queda mucho camino por recorrer para descubrir todos los secretos que esconde la biodiversidad de nuestros suelos, su importancia para nuestro bienestar, o su respuesta a cambios ambientales. Pero poco a poco ésta va siendo cada vez menos desconocida y confiemos que también sea cada vez más valorada por la sociedad.

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Fernando T. Maestre y Santiago Soliveres
Fernando T. Maestre y Santiago Soliveres

Fernando Maestre es profesor de ecología e investigador principal del Laboratorio de Ecología de Zonas Áridas y Cambio Global de la Universidad Rey Juan Carlos. Ha estudiado las zonas áridas de cinco continentes y recibido los premios de la Academia de Ciencias-Fundación Pascual en Ciencias de la Vida, el "Miguel Catalán" y el "Humboldt Research Award". Perfil en twitter

Santiago Soliveres Codina es investigador Ramón y Cajal en la Universidad de Alicante. Ha trabajado en zonas áridas de Australia, España, EE.UU. y Marruecos, sobretodo en relaciones biodiversidad-funcionamiento, matorralización, interacciones entre plantas y efectos del pastoreo.

Sobre este blog

Una mirada al presente y futuro de las zonas áridas desde la ecología. Hablaremos de temas y lugares que nos acercarán a comprender mejor los ambientes áridos, cómo los estudiamos y cómo están cambiando en respuesta al cambio ambiental global en el que estamos inmersos.

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