Las densas selvas tropicales, las montañas cubiertas de arce y los extensos bosques de coníferas demuestran el crecimiento y la proliferación de árboles adaptados a condiciones específicas. Sin embargo, el dominio regional de las especies arbóreas que vemos en la superficie podría haberse determinado bajo tierra hace mucho tiempo.
Los investigadores de la Universidad de Princeton informan que la organización de los bosques en todo el mundo, como las coníferas en los bosques boreales del norte o los árboles de hoja ancha de los trópicos, se basan en las antiguas relaciones que las especies de plantas forjaron con microbios que viven en el suelo, como los hongosy bacterias. Estos pequeños organismos, conocidos como simbiontes, mejoran la absorción de las raíces de los nutrientes cruciales nitrógeno y fósforo. Los investigadores informaron en la revista Ecología y evolución de la naturaleza que los árboles y arbustos llegaron a dominar biomas específicos al desarrollar la disposición más competitiva con los microbios locales del suelo y eliminar las plantas competidoras de la acción.
La dinámica específica del bioma entre las plantas y los microbios del suelo podría ayudar a los científicos a comprender cómo los ecosistemas pueden cambiar a medida que el cambio climático provoca temperaturas más cálidas que alteran la interacción entre los árboles, los microbios y el suelo, informan los investigadores. Debido a los arreglos simbióticos más competitivos para unEn particular, para el triunfo del bioma, los científicos solo tendrían que entender cómo está cambiando un ecosistema para medir qué vegetación se moverá y cuál se moverá.
"El patrón que encontramos se puede usar para decirnos los paisajes que son más sensibles a la perturbación humana", dijo el autor principal Lars Hedin, el profesor de biología George M. Moffett y profesor de ecología y biología evolutiva y el Instituto Ambiental de Princeton"Predecirá qué comunidades de árboles irán a dónde, su efecto sobre el medio ambiente y cómo responderán en el futuro al cambio climático y al aumento del dióxido de carbono".
El primer autor Mingzhen Lu, investigador asociado postdoctoral en el laboratorio Hedin, dijo que las simbiosis surgieron porque las plantas necesitaban microbios para desbloquear los nutrientes, particularmente nitrógeno y fósforo, liberados a través de la descomposición del suelo. A cambio, los hongos y las bacterias prosperanlos carbohidratos que proporcionan las plantas a partir de la fotosíntesis.Los líquenes, las amalgamaciones de algas y hongos de color verde-blanco con volantes que crecen en rocas y árboles, son un ejemplo temprano de esta cooperación.
"En el momento en que las plantas colonizaron la tierra, formaron simbiosis", dijo Lu. "La evolución de esas nuevas y poderosas simbiosis permitió a las plantas colonizar nuevas tierras. Esta biología impulsa el ciclo global de carbono y nutrientes".
Lu y Hedin se centraron en los árboles y arbustos y descubrieron que a medida que las plantas se extendían por todo el mundo, formaban biomas utilizando la ventaja de nutrientes que su relación con los microbios les otorgaba, dijo Lu. Por ejemplo, los arces establecerán condiciones para quelos árboles que compiten no pueden crecer en las áreas donde habitan los arces.
"Este es un ejemplo perfecto de cómo los organismos biológicos pueden dar forma al entorno circundante en favor de ellos mismos", dijo Lu. "Esto nos sugiere que una vez que se incluyen los mecanismos biológicos correctos, se pueden predecir cambios en la tierra, pero esoslos pronósticos necesitan capturar dinámicas subterráneas. Al descubrir la simbiosis más competitiva bajo condiciones específicas, podemos determinar cómo las comunidades de plantas evolucionarán y se desarrollarán en ese bioma en el futuro ".
Lu y Hedin usaron un modelo de teoría de juegos que permitía a las plantas usar diferentes estrategias subterráneas para adquirir nutrientes. Su modelo examinó árboles y arbustos, conocidos como vegetación dominante, en bosques tropicales, templados y boreales. Observaron las condiciones del biomatales como la luz solar y el recambio de nutrientes para examinar las simbiosis más competitivas que surgirán si se permite que los ecosistemas cambien y muten de forma natural, teniendo en cuenta la cantidad de carbono y nutrientes que circulan a través de un bioma en particular, así como la forma en que responde a las perturbaciones ycómo las poblaciones de plantas se reemplazan entre sí a través de la sucesión.
Su modelo reveló que las interacciones locales específicas entre plantas, suelo y nutrientes son adecuadas para esas áreas. Por ejemplo, los árboles boreales han desarrollado relaciones simbióticas adaptadas para suelos boreales esponjosos, pero no el suelo empapado de un bosque tropical.
"Nuestros hallazgos muestran que la relación entre las plantas y sus simbiontes es fundamental para comprender la organización y la historia de la biosfera terrestre", dijo Hedin.
El laboratorio de Hedin en Princeton descubrió previamente que las plantas pueden tener un papel más activo en su evolución, y en la formación de sistemas naturales, de lo que se les da crédito. En febrero de 2018, Hedin y Lu informaron en la revista Naturaleza que la proliferación de la vida vegetal en todo el mundo puede haber sido impulsada por adaptaciones de raíces que permitieron que las plantas se volvieran más eficientes e independientes.
en 2015, un papel en Plantas naturales sugirió que las plantas que se encuentran en áreas que de otro modo no serían adecuadas para ellas, como los suelos de bosques lluviosos pobres en nitrógeno usan secreciones para invitar a las bacterias del suelo conocidas como rhizobia a infectar sus células de raíz. En una relación de dar-dar similar a la descrita en elúltima publicación, los rizobios convierten el nitrógeno atmosférico en fertilizante a cambio de carbohidratos. Esta interacción crea un ciclo de nitrógeno que beneficia a la vegetación circundante.
"Las plantas han creado durante mucho tiempo las condiciones para su propio éxito. Lo importante es que ahora comprendamos mejor cómo funciona esto en función de nuestros modelos", dijo Hedin.
"Nuestro nuevo modelo muestra que las plantas han competido por los recursos del suelo y al hacerlo han aprovechado la ayuda de la simbiosis y esto las ha hecho exitosas", dijo. "La relación resultante ha sido tan poderosa que no solo han ayudadootros árboles y plantas, pero también han transformado el medio ambiente "
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Materiales proporcionado por Universidad de Princeton . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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