Los suelos del mundo se almacenan en el orden de 2500 gigatoneladas de carbono, que es tres veces la cantidad en la atmósfera o equivalente a 9170 gigatoneladas de CO 2 .Sin embargo, los mecanismos detrás de este almacenamiento no se comprenden completamente.Un nuevo estudio, publicado en la revista Comunicaciones de la naturaleza , muestra que los microbios perezosos o "tramposos", que dependen de los que los rodean para fabricar enzimas para digerir el material vegetal conducen a la acumulación de material orgánico en el suelo al regular la velocidad de descomposición y aumentar la cantidad de restos microbianosen el suelo. El estudio introduce un nuevo mecanismo de control posible, habilitado por las interacciones sociales entre microbios individuales, que puede ayudar a explicar el depósito masivo de carbono y otros nutrientes en el suelo.
Los microbios del suelo descomponen la planta y otra materia orgánica, en el proceso liberando dióxido de carbono y nitrógeno inorgánico soluble, como amonio o nitrato. Sin embargo, siempre queda algo de material orgánico sobrante, que consiste en carbono, nitrógeno y minerales, que permanece secuestrado enel suelo, de alguna manera evitó una mayor descomposición. Ese material orgánico restante es lo que constituye las enormes reservas de carbono y nitrógeno en el suelo.
Durante mucho tiempo, los científicos creyeron que los microbios simplemente no podían descomponer algunas estructuras moleculares complejas, y que esta sería una de las razones de la acumulación de material orgánico aún no descompuesto en los suelos. Sin embargo, experimentos recientes muestran quede hecho, casi todo podría descomponerse. La pregunta es, si los microbios tienen el potencial de descomponer casi todo, ¿por qué se detienen tan poco?
Aunque existen descomponedores microbianos muy potentes, algunos microbios hacen lo contrario, nada. Dependen de sus vecinos para liberar las enzimas que inician el proceso de descomposición, descomponiendo grandes trozos de material en pedazos más pequeños que los microbios pueden absorberAl confiar en sus vecinos para este primer paso del proceso de digestión, los microbios que hacen trampa ahorran energía que iría a la producción de enzimas.
"Es una estrategia que vemos en toda la naturaleza", explica el Director del Programa de Evolución y Ecología de IIASA, Ulf Dieckmann. "Los tramposos están en todas partes, en muchos contextos, es una estrategia evolutivamente exitosa para ahorrar recursos y, por lo tanto, ser más competitivos".
El nuevo estudio, realizado por investigadores de la Universidad de Viena y el Instituto Internacional de Análisis de Sistemas Aplicados, explora el papel de los tramposos microbianos para el ciclo del carbono y el nitrógeno del suelo utilizando un modelo informático. Sus resultados muestran que la presencia de microbios que hacen trampa disminuye la velocidaddescomposición del material orgánico, para que se acumule en el suelo. En particular, la presencia de tramposos aumenta la acumulación de material microbiano rico en nitrógeno en el suelo, esencialmente los restos no descompuestos de microbios muertos.
"Esto sucede porque la presencia de tramposos microbianos en última instancia reduce la cantidad total de enzimas producidas por la comunidad microbiana, mientras que la cantidad total de biomasa microbiana se mantiene casi igual", explica Christina Kaiser, ecologista e investigadora invitada del IIASA de la Universidad de Viena, quien dirigióel estudio.
Esto reduce la cantidad de enzimas capaces de descomponer los microbios muertos, por restos microbianos recién formados, que en consecuencia se acumulan en el suelo.
"Dado que los restos microbianos incluyen más nitrógeno que el material original de la planta, esto conduce no solo a una acumulación de materia orgánica, sino específicamente a una acumulación de nitrógeno en el suelo en comparación con el carbono", dice el ecólogo de la Universidad de VienaAndreas Richter, coautor del estudio.
La investigación también muestra que la presencia de tramposos microbianos puede ayudar al sistema del suelo a reaccionar de manera más flexible a los cambios en las condiciones ambientales. "Si la eficiencia de las enzimas extracelulares aumenta, por ejemplo, con un aumento de la temperatura, nuestro estudio muestra queel número de microbios perezosos también aumenta, de modo que la velocidad general de descomposición sigue siendo la misma ", dice el investigador del IIASA Oskar Franklin, quien también contribuyó al estudio.
"Solíamos pensar que esos tramposos eran inútiles, pero de hecho, pueden jugar un papel clave en la regulación de la velocidad de descomposición", dice Franklin. "Además, aumentan la eficiencia con la que la comunidad microbiana en su conjunto usasus recursos. Eso lleva a que se produzca más biomasa microbiana en comparación con la cantidad de material vegetal muerto, lo que contribuye a la acumulación de material orgánico en el suelo ".
El estudio se basó en un modelo que Kaiser desarrolló durante una beca posdoctoral en IIASA.
"Lo único de este modelo es que simula la vida y la muerte de microorganismos individuales en un espacio pequeño, y puede abarcar las influencias positivas y negativas entre los microbios vecinos", dice Kaiser. "En contraste con un modelo tradicional de descomposición del suelo, nuestro modelo puede dilucidar mecanismos que dependen de las dinámicas sociales que emergen en el nivel de la comunidad microbiana, pero que están impulsadas por las interacciones individuales entre los microbios que compiten por la comida y el espacio en la escala más pequeña ".
"La descomposición del suelo es un proceso complejo que depende de muchos factores diferentes. No solo las acciones de los microbios trampas conducen a la autorregulación de la descomposición que observamos, sino sus interacciones y retroalimentaciones con los productores de enzimas microbianas dentro de un complejosistema microbiano ", dice Dieckmann.
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Materiales proporcionado por Instituto Internacional de Análisis de Sistemas Aplicados . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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