La conexión entre plantas y microorganismos del suelo y respuesta al cambio global

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Francisco I. Pugnaire Estación Experimental de Zonas Áridas, CSIC, Almería

Hoy en día existen pocas dudas sobre la importancia de las interacciones entre las plantas y la comunidad de organismos del suelo a la hora de determinar la estructura y funcionamiento de los ecosistemas. A escala de especie, se han identificado una miríada de ejemplos de simbiosis entre plantas y hongos formadores de micorrizas, endófitos o bacterias fijadoras de nitrógeno que contribuyen al crecimiento de las plantas y a la productividad del ecosistema, y se sabe que determinados grupos de bacterias del suelo son también promotores del crecimiento de las plantas o, por el contrario, claramente patógenos. A pesar de su importancia, las interacciones planta-suelo sólo recientemente han sido incorporadas a la teoría ecológica debido a la diversidad de estas comunidades edáficas y a sus complejas interacciones con la comunidad vegetal. Así, 1 g de suelo puede contener miles de millones de bacterias pertenecientes a decenas de miles de taxones, cientos de millones de hongos y una enorme variedad de nematodos, lombrices, ácaros y otros artrópodos que con frecuencia constituyen una comunidad en equilibrio. En la última década se ha producido un incremento exponencial en el número de estudios centrados en las interacciones bióticas planta-suelo que, en general, han puesto de manifiesto que las comunidades de microorganismos del suelo son determinantes para la diversidad y composición de las comunidades vegetales, influyen en los procesos de sucesión, determinan el crecimiento y la productividad vegetal, la abundancia de especies, la disponibilidad y reciclaje de nutrientes y, en definitiva, modulan el funcionamiento de los ecosistemas.

Los suelos y los sistemas naturales están sometidos a un conjunto de presiones singulares resultado de la combinación de diversos factores de origen humano que inciden negativamente en el medio ambiente

Las plantas y la comunidad de microorganismos asociados a la raíz (rizosfera), principalmente hongos y bacterias, pueden dar lugar a procesos en los que los microorganismos influyen de manera positiva o negativa en el desarrollo y eficiencia biológica de las plantas. Las plantas, a su vez, pueden cultivar o promocionar determinadas comunidades microbianas en su rizosfera. Se desconoce si estos procesos de retroalimentación planta-suelo tienen consecuencias para la interacción entre plantas, y si sus efectos en las comunidades vegetales varían en función de las condiciones ambientales. Si el proceso de retroalimentación planta-suelo es persistente, podría determinar la abundancia de una especie de planta y su relación con otras especies en la comunidad. Así, una retroalimentación positiva contribuye al predominio de una especie vegetal, conduciendo prácticamente al establecimiento de comunidades monoespecíficas, mientras que interacciones planta-suelo negativas, al no favorecer a ninguna especie, aumentaría la diversidad de plantas en la comunidad.

Se cree que las comunidades de microorganismos en el suelo pueden alterar el crecimiento y el rendimiento de las plantas hasta el punto de cambiar la jerarquía competitiva entre ellas, influyendo por tanto en la dinámica de las comunidades de plantas. Sin embargo, apenas existen estudios que hayan analizado la importancia de las comunidades del suelo y su impacto sobre las interacciones planta-planta. Los pocos que hay disponibles muestran que, efectivamente, los microorganismos del suelo pueden cambiar la intensidad y resultado de la competencia inter-específica e incluso mediar en el efecto positivo que una planta facilitadora ejerce sobre otra planta o sobre una comunidad de plantas beneficiarias. Estos trabajos, sin embargo, se han llevado a cabo en condiciones controladas (invernadero o laboratorio), por lo que el impacto real de la mediación de los microorganismos en el resultado de las interacciones entre plantas, su importancia en comparación con otros mecanismos y, en último caso, su efecto sobre las comunidades vegetales es aun prácticamente desconocido.

El efecto positivo que ciertas especies de arbustos, como Retama sphaerocarpa, tienen sobre las comunidades de plantas que se desarrollan bajo su copa se debe en gran parte al efecto de las comunidades microbianas del suelo

En condiciones abióticas severas, como las que se dan en los ambientes áridos y de alta montaña, es frecuente encontrar que una planta favorezca a otra en un proceso llamado de facilitación. La facilitación está relacionada con la amortiguación de extremos ambientales, el aumento en la disponibilidad de recursos en el suelo, o la protección frente a herbívoros. En estos ambientes es frecuente encontrar sistemas donde una especie (llamada nodriza) protege a otras especies (beneficiarias) en un proceso que resulta fundamental para mantener la biodiversidad en estos medios. Se ha visto que las plantas nodriza, como Retama sphaerocarpa en ambientes semiáridos de la Península Ibérica, protegen a las plantas beneficiarias de los altos niveles de irradiación y temperatura, contribuyen al aumento de la disponibilidad de agua por acción de la sombra u otros mecanismos, e incrementan la disponibilidad de nutrientes debido a la acumulación de hojarasca. Las grandes modificaciones inducidas por las plantas nodriza sobre las propiedades del suelo y las condiciones microclimáticas bajo sus copas han sido tradicionalmente identificadas como el principal mecanismo de facilitación en estos ambientes. Datos recientes, sin embargo, sugieren que los microorganismos del suelo pueden tener un papel tan importante o más que el microclima en estos procesos de facilitación. Un estudio reciente ha mostrado que los arbustos de retama no sólo tienen un gran impacto positivo en la comunidad de plantas bajo su copa, sino que influyen también en la actividad y biomasa microbiana, conduciendo a cambios en la abundancia relativa de numerosos taxones de bacterias en fuerte contraste con lo que ocurre en espacios abiertos, comprobándose que parte del importante efecto facilitador de la retama está mediado por las comunidades de microorganismos del suelo.

Aunque este campo de investigación está todavía en su infancia, si sumamos varios niveles de interacción, como los efectos directos e indirectos, será fácil entender que parte integral de la respuesta de las comunidades naturales a nuevas condiciones climáticas y sus consecuencias para el ecosistema depende de los microorganismos del suelo que, en definitiva, determinan la estructura y funcionamiento del ecosistema y los servicios que presta. De ahí la necesidad de conservar la funcionalidad del suelo y lema de la FAO para este Año Internacional de los Suelos: suelos sanos para una vida sana.

Vía: Madri+D, 01/09/2015

F:http://www.madrimasd.org/informacionIdi/analisis/analisis/analisis.asp?id=64492