Las redes ocultas de hongos protegen algunos bosques de la sequía, pero dejan a otros vulnerables | Ciencias 1

En una micrografía electrónica, los hongos micorrízicos (gris brillante) penetran en las células de la raíz, donde los hongos suministran agua y nutrientes a cambio de carbono.

Ojo de la ciencia / Fuente científica

Por Elizabeth Pennisi, Warren Cornualles

El futuro de la flora mundial puede depender tanto, si no más, de lo que hay debajo del suelo como de lo que está arriba. Debajo del 90% de todas las plantas se encuentra un sistema de apoyo invisible: socios de hongos subterráneos que forman una red de filamentos que conectan las plantas y llevan nutrientes y agua a sus raíces. A cambio, las plantas proporcionan un suministro constante de carbono a los hongos. Ahora, los investigadores están aprendiendo que estos socios ocultos pueden moldear cómo los ecosistemas responden al cambio climático.

Los socios de hongos adecuados pueden ayudar a las plantas a sobrevivir en condiciones más cálidas y secas, según un estudio informado a principios de este mes en la reunión anual en línea de la Sociedad Ecológica de América. Pero otros estudios en la reunión mostraron que el cambio climático también puede alterar estos llamados hongos micorrízicos, posiblemente acelerando la desaparición de sus plantas hospedantes. “La imagen se está volviendo más clara de que realmente no podemos ignorar las respuestas de los hongos micorrízicos al cambio climático”, dice Matthias Rillig, ecólogo de la Universidad Libre de Berlín.

Estos asociados fúngicos vienen en dos formas. Las micorrizas arbusculares (MA), comunes en los bosques tropicales y algunos templados, así como en los campos y prados, invaden las células de las raíces y extienden pelos delgados llamados hifas en el suelo. Los hongos ectomicorrízicos (EM), por el contrario, se asocian con las coníferas, así como con el roble, el nogal, el aliso y el haya. Se asientan en el exterior de las raíces y sus redes de hifas dan lugar a los hongos que aparecen en los suelos húmedos de los bosques.

Ambos tipos absorben fósforo y otros nutrientes, capturan nitrógeno de la materia orgánica en descomposición y ayudan a almacenar carbono en el suelo. “Las asociaciones de micorrizas son posiblemente las simbiosis más importantes en los ecosistemas terrestres debido a su importancia para la productividad de las plantas”, dice Christopher Fernandez, ecologista de suelos de la Universidad de Minnesota, Twin Cities.

El cambio climático podría alterar estas asociaciones, dice. Fernández es parte del proyecto B4WARMED (Boreal Forest Warming at an Ecotone in Danger), un esfuerzo a gran escala para monitorear el impacto del calentamiento y la desecación en los bosques boreales que se extienden por las latitudes del norte. El estudio también está calentando y secando artificialmente parcelas de bosque, y Fernández estudió el impacto del cambio climático simulado en los hongos ocultos mediante la secuenciación de muestras de suelo y raíces de las parcelas.

A medida que las condiciones se volvieron más cálidas y secas, la diversidad de los hongos EM disminuyó y los hongos EM “maleza” se hicieron cargo, informó Fernández en la reunión. Estas “malas hierbas” no dedican mucha energía a la construcción de extensas redes subterráneas, lo que hace que su conectividad se interrumpa. Si ocurre la misma interrupción a medida que se desarrolla el cambio climático, menos plántulas podrían establecer sus asociaciones críticas con los hongos, lo que podría privar a los árboles de nutrientes.

El monitoreo realizado por B4WARMED ya ha demostrado que el clima más cálido y seco de los últimos años está pasando factura al bosque boreal. Aún no está claro qué papel está jugando cualquier cambio en los hongos EM, pero “la alteración de las comunidades de hongos micorrízicos en respuesta al cambio climático es profundamente preocupante”, dice Fernández.

Los resultados de B4WARMED “muestran que puede haber algunos cambios importantes en las comunidades tanto por encima como por debajo del suelo en el futuro”, dice Sarah Sapsford, ecologista de la Universidad de Canterbury. “Lo que vemos ahora puede que no lo veamos de nuevo”.

Un ecosistema diferente, el bosque de pinos piñoneros del suroeste de EE. UU., Muestra que las variaciones existentes en las micorrizas también pueden influir en la resistencia de los árboles. Hace décadas, una infestación de polillas atrofió algunos de los pinyons (Pinus edulis) que crece cerca del Monumento Nacional Sunset Crater Volcano de Arizona. Los árboles más afectados tienen diferentes hongos EM de sus vecinos más altos, lo que sugiere que los dos tipos de árboles pueden diferir genéticamente.

Cuando una mega sequía azotó la región en 2002 y 2003, murieron el doble de los árboles más altos. Para ver si las micorrizas marcaron la diferencia, Catherine Gehring, ecóloga de la Universidad del Norte de Arizona, Flagstaff, y sus colegas cultivaron plántulas de los dos tipos de plantas con y sin sus hongos en un invernadero, bajo diferentes regímenes de riego.

“Descubrimos que los hongos ectomicorrízicos desempeñaban un papel fundamental en la tolerancia a la sequía”, informó Gehring en la reunión. Sanna Sevanto, biofísica del Laboratorio Nacional de Los Alamos, observó a los hongos en acción al rociar las raíces de las plántulas con agua pesada, que sirvió como trazador. El agua se movió hacia las raíces tolerantes a la sequía infectadas con su hongo mucho más rápido que cuando estaban estériles, informó Gehring.

Ella y sus colegas están trabajando con investigadores locales para replantar pinos en la Nación Navajo, no lejos de Sunset Crater, y están aplicando lo que aprendieron. Debido a que las diferencias genéticas entre los árboles parecen determinar cuál de los dos grupos de hongos EM los coloniza, el equipo tendrá cuidado de plantar plántulas con el genotipo correcto para atraer a los hongos resistentes a la sequía. Eso “podría significar la diferencia entre la vida y la muerte durante la sequía”, dice Gehring.

Un tercer estudio sugiere que las micorrizas podrían dar forma a cómo no solo los árboles, sino todos los ecosistemas responden al cambio ambiental. Debido a que los hongos AM y EM están asociados con diferentes especies de árboles, Colin Averill, un ecologista de ETH Zurich, se preguntó si los hongos mismos ayudan a determinar qué tipo de bosque crece en una región en particular.

Investigadores anteriores habían sospechado que sí, pero Averill y sus colegas buscaron evidencia en un vasto conjunto de datos del Servicio Forestal de EE. UU. Que rastrean las especies, el crecimiento y la muerte de cada árbol más grande que un retoño en 6965 parcelas forestales en el este de los Estados Unidos. Descubrieron que muchas parcelas están dominadas por árboles relacionados con AM o árboles relacionados con EM; una mezcla de los dos es más rara.

Un análisis estadístico encontró que los hongos eran la clave de esta marcada división, y los investigadores encontraron una razón probable: las micorrizas dominantes pueden ayudar a bloquear un bosque en un estado estable. Las mediciones de árboles tomadas a intervalos de 5 años en cada parcela mostraron que un árbol MA tenía al menos 10 veces más probabilidades de echar raíces en un bosque MA que en un bosque EM y el doble de probabilidades de sobrevivir. Mientras tanto, los árboles EM tenían más probabilidades de prosperar en los bosques EM.

Los hongos pueden reforzar este monopolio alterando el suelo de manera que favorezca a especies específicas, por ejemplo, controlando los niveles de nitrógeno. Una red de hongos más establecida también podría ayudar a los árboles jóvenes a soportar una sombra intensa que interfiere con la fotosíntesis, oa los árboles más viejos a resistir la sequía o las enfermedades. “Si eres un árbol de EM, puedes conectarte a una red de EM y eso puede ayudarte a sobrevivir”, dice Averill.

El agarre de esos hongos podría ralentizar la respuesta de los bosques a presiones externas como el cambio climático. Los árboles afiliados a AM tienden a tener mejores resultados en temperaturas más altas, por ejemplo, pero podrían ser más lentos de lo esperado para colonizar un bosque dominado por EM a medida que el clima se calienta, dice Averill. “Este tipo de dinámicas podría volverse realmente importante a medida que intentamos pronosticar cómo cambiará el sistema forestal mundial en el futuro”.

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