LAS GRANJAS SE BENEFICIAN DE LA PROFUNDIDAD DE LAS RAÍCES (NO SE NECESITAN FERTILIZANTES) 4ta Parte

Amedida que nuestro suelo se vuelve anaeróbico, se producen todo tipo de problemas.

¿Cómo reconstruimos la estructura en un suelo como el que vemos en la imagen anterior? ¿qué le sucede al sistema radical a medida que reconstruimos la estructura en el suelo?

Una planta en la que el sistema de raíces solo profundiza a 1/8 de pulgada (0.3 cm) es una planta muy estresada. En la foto se puede observar una capa de paja que se tiene que descomponer para que los hongos anaerobios causantes de enfermedades y las plagas que se alimentan de las raíces ya no encuentren un hábitat favorable. Cuando se dan estas condiciones tenemos una planta débil, triste, enferma y lo que hacemos es aplicar al suelo los grupos adecuados de microorganismos mediante un té de composta ya que se trata de césped y no les gusta la composta, no les gusta la materia orgánica que se encuentra en la superficie del suelo.

Entre la toma de la muestra de suelo de la imagen anterior y la de la que vemos en la siguiente imagen, aplicamos té de composta, de donde hemos extraído los organismos usando agua. En condiciones aeróbicas, se pone un poco de alimento adicional para estimular el crecimiento de los hongos en forma efectiva y 24 horas después de la preparación del té (de fermentación) lo aplicamos. Este procedimiento se realizó 3 veces, y podemos ver lo que pasó con los compuestos anaeróbicos presentes en el suelo…. desaparecieron.

Las bacterias y los hongos se alimentaron de esos materiales, mismos que pasaron a formar parte de su biomasa y luego se incorporaron a la materia orgánica del suelo. Ahora podemos ver el cambio que ocurrió en el sistema de raíces del mismo césped al que todavía se está podando a 1/8 de pulgada todos los días. Aproximadamente en un mes, las raíces han crecido y profundizado a unas 4.0 ó 4.5 pulgadas (10-12 cm). De ahí que no podemos decir qué debido a que podamos la parte aérea de la planta, las raíces se perdieron. Estamos haciendo que las raíces crezcan.

Actualmente, las raíces del césped en ese campo de golf están a unos 8.0 pies de profundidad (2.5 metros aprox.) y todavía se sigue podando todos los días a 1/8 de pulgada. Esto se hace durante toda la temporada de crecimiento, y no se van a perder raíces.

Debemos comprender como funciona el sistema que hay bajo el suelo. Necesitamos entender qué sucede cuando el suelo se compacta y pensar en todas las actividades que realizamos en nuestros sistemas de producción agrícola (incluso en los pastizales y en los huertos), que tienen este efecto de compactación.

Pensemos en todas las cosas que hacemos constantemente para compactar el suelo. Cada vez que conducimos equipos grandes y los traemos de arriba para abajo sobre nuestros suelos, estamos compactándolos en las profundidades. Cuando conduces una camioneta sobre tu suelo ¿dónde lo compactas?, no es en la superficie. La física nos dice que la capa de compactación se va a formar en el fondo, de acuerdo al peso del equipo y al ancho de la llanta. El típico recorrido diario que hacemos en nuestra camioneta pick up va a causar una compactación de aproximadamente 18 pulgadas (46 cm).

Ahora bien, ¿por qué creemos que los sistemas de raíces de nuestras plantas no crecen más allá de las 18 pulgadas (46 cm aprox.).  ¿Dónde está la compactación del suelo? Hay que empezar a buscar dónde se encuentra la capa de compactación.

Aquí hay un ejemplo, literatura científica que muestra que en un suelo bien drenado el sistema de raíces va a seguir penetrando hasta que choca con la capa de compactación. Un suelo anegado causa moteado Cuando tenemos los poros del suelo llenos de agua, cien por ciento de humedad en ese suelo, esto va a detener el crecimiento de las raíces evitando que lleguen a mayor profundidad. ¿Qué pasa si nuestro nivel freático, nuestra capa anaeróbica, está un poco más arriba?, bueno, prácticamente va a matar a la planta.

¿Qué es lo que realmente ocurre en condiciones anaeróbicas, cuando empapamos el suelo, cuando imponemos la compactación?

¿Qué es lo que realmente ocurre en condiciones anaeróbicas, cuando anegamos el suelo, cuando ocasionamos la compactación?

El dueño del sitio que vemos en la fotografía anterior quería construir un horno para barbacoa, por eso cavó en el suelo. Observemos este perfil. ¿Por qué las raíces de ese árbol, de ese césped o de ese arbusto no se adentran más en el suelo? Las raíces de los árboles pueden abrirse paso a través del concreto, romper presas. ¿Cómo es posible que éstas raíces no atraviesen esa capa de compactación?, hay algo más involucrado. Cuando compactamos el suelo, el agua que se mueve hacia su interior, no podrá pasar de una capa de suelo de determinada densidad a una de una densidad diferente. Como podemos ver, ahí está la compactación y el agua no puede moverse a través de ella, por lo que se detiene justo ahí. Por otra parte, el oxígeno no puede moverse a través del agua muy rápidamente, así que tenemos esa capa anaeróbica de color negro oscuro. Por eso, el sistema de raíces no puede crecer a mayor profundidad y pensamos que esto es normal.

En el mundo de la agricultura, debido a que constantemente vemos raíces que profundizan solo un poco y luego crecen hacia los lados, creemos que eso es normal. No, ese es un mecanismo de respuesta de la planta ante el daño que nosotros, los seres humanos, hacemos a nuestros suelos. Cuando aplicas un fertilizante inorgánico (que es una sal), vas a matar a los microorganismos que habitan en el suelo y cada vez que se usa un pesticida, éste va a eliminar a mucho más que el organismo objetivo, por lo que no podemos estar haciendo esas cosas.

Tenemos ciencia sólida para entender lo  que ocurre y para orientar a los productores a fin de que identifiquen las causas de sus problemas y lo que deben hacer para resolverlos.

  Referencia: “Farm Profits in Root Depth (No Fertilisers Required)” Dr. Elaine Ingham

LAS GRANJAS SE BENEFICIAN DE LA PROFUNDIDAD DE LAS RAÍCES (NO SE NECESITAN FERTILIZANTES) Parte 3

Una vez que la parte aérea de la planta nuevamente empieza a crecer (después de haber sido podada o sometida a pastoreo), está fotosintetizando y produciendo todos los azucares que necesita, pero, ¿de dónde va a obtener el Nitrógeno, Fósforo, Azufre, Magnesio, Calcio, Sodio, Potasio, Fierro, Zinc, Boro, etc.?, es decir, toda esa gama de nutrientes que requiere para su desarrollo.

¿Cuántos nutrientes necesitan las plantas?  Si hablamos de nutrientes esenciales, inicialmente solo se pensaba en 3: Nitrógeno, Fósforo y Potasio (NPK). Actualmente la mayoría de los fisiólogos vegetales estarán de acuerdo en que hay 42 nutrientes esenciales, y que lo mejor es que todos se mantengan en el equilibrio adecuado.

Si se aplica un fertilizante inorgánico, por ejemplo, si ponemos harina de roca ¿vamos a tener los nutrientes disponibles para la planta en un equilibrio adecuado? o si utilizamos un fertilizante a base de nitrato ¿acaso no se afecta la fisiología de la planta al aplicar un solo nutriente en concentraciones extremadamente altas? No podemos estar haciendo esto, porque la planta necesita equilibrio.

Cuando las bacterias y los hongos son devorados por sus depredadores (los protozoos, nematodos, micro artrópodos, lombrices de tierra, etc.), la planta absorbe todos los nutrientes que son liberados de la biomasa microbiana en el balance apropiado y nuevamente empieza a crecer, utilizando los azúcares para formar proteínas, carbohidratos, lipopolisacaridos y todos los metabolitos esenciales que requiere para desarrollarse adecuadamente. La planta nunca abandona su sistema radical. Si lo hiciera, ¿cómo va a obtener los nutrientes que necesita?, ¿cómo va a obtener el agua que necesita?. De esta forma no hay pérdida de nutrientes.

Ahora bien, ¿qué pasa si se realiza el pastoreo antes de que la planta pueda reponer los azúcares, las proteínas y los carbohidratos y almacenarlos en su sistema de raíces?, pues que estamos estresando a la planta. Cuando permitimos que el ganado entre a pastar, promovemos un gran flujo de exudados de la raíz hacia el exterior del suelo. Las bacterias y los hongos crecen y los nematodos y protozoos actúan liberando otra vez nutrientes para la planta, la cual de nuevo empieza a crecer. Por lo tanto, si pastoreamos demasiado pronto sin permitir que la planta se recupere, realmente estamos estresándola.

Ahora bien, ¿cuántas veces podemos hacer esto antes de que los nutrientes se repongan en el sistema de raíces?

Es importante tener en cuenta que, si esto se hace con frecuencia, las raíces se dañaran, afectándose la estructura que da a la planta la capacidad de recolección de nutrientes. Además, si se deteriora el sistema radical, mediante el cual la planta extrae agua de las regiones más profundas del suelo. ¿Qué va a pasar con ella, especialmente en un periodo seco de verano?, simplemente muere.

La siguiente imagen corresponde a una muestra de suelo que se extrajo del green de un campo de golf que había sido excesivamente golpeado. En ella se puede ver el sistema de raíces de ese césped. Si el pasto se poda a 1/8 de pulgada todos los días y la gente que se encarga de podarlo ve que el sistema de raíces desciende hasta ahí, a un octavo de pulgada de profundidad, entonces dicen, bueno, debido a que cortamos la parte superior de la planta a 1/8 de pulgada, el sistema de raíces solo baja hasta 1/8 de pulgada.

Hay que observar con atención y considerar cualquier información que el suelo nos proporcione. Por ejemplo, ¿que está causando ese color negro oscuro que se ve en la imágen? Cuando se extrae una muestra de suelo con esas características, ¿cuál es el olor que percibimos?, y vaya que eso huele mal.  Es una mezcla de olor a amoniaco, un poco a huevo podrido (por el sulfuro de hidrógeno), un poco a vómito, un poco a podrido, un poco a ácido acético y un poco a leche agria ¿imagina eso?. Y lo más importante, ¿qué te está diciendo ese olor? …..que ese suelo se volvió anaeróbico.
Esa capa negra oscura son los residuos que quedan cuando se pierde el Nitrógeno en forma de gas, cuando se pierde el azufre en forma de gas, cuando se pierde el fosfato en forma de gas. Por lo que, si permitimos que el suelo se vuelva anaeróbico, estamos perdiendo los nutrientes que de otro modo estarían disponibles para que la planta pueda volver a crecer. A medida que el suelo se vuelve anaeróbico, se produce una serie de situaciones perjudiciales para las plantas.

 Referencia: “Farm Profits in Root Depth (No Fertilisers Required)” Dr. Elaine Ingham

LAS GRANJAS SE BENEFICIAN DE LA PROFUNDIDAD DE LAS RAÍCES (NO SE NECESITAN FERTILIZANTES) 2da Parte

Los exudados de la raíz están compuestos principalmente de azúcares simples, un poco de proteína y un poco de carbohidratos. Imaginemos que entras a la cocina de tu casa y preparas una receta con esos componentes. ¿Qué sería el azúcar simple en tu cocina? …azúcar blanca, azúcar morena, miel, melaza, todas esas maravillosas cosas dulces. Así que tomas un tazón y vas a poner un puñado de azúcar, tal vez un poco de todos los diferentes tipos mencionados. Ahora vas a conseguir algo de proteína ¿Qué hay de proteína en tu cocina? :… huevos, tal vez algo de queso, leche, así que también pongamos eso en el tazón. Finalmente, los carbohidratos. ¿Qué carbohidratos hay en tu cocina?… harina.

De esta forma tenemos en el tazón: azúcar, un poco de proteína y un poco de carbohidratos. ¿Qué se puede preparar con estos ingredientes? Sí, pasteles y galletas. Podemos decir que la planta está liberando pasteles y galletas en el suelo para hacer crecer a las bacterias, hongos, protozoos y nematodos, por lo que debemos entender qué es lo que estos organismos hacen por ella.

Volviendo a la imagen de la planta de pasto que presentamos en la primera parte de este artículo, es importante tener en cuenta que se podó un par de veces en el año. De hecho, la podamos a media pulgada de altura (1.27 cm), aproximadamente tres días antes de perforar el suelo con el tubo para extraerla con todo su sistema de raíces.

Ahora bien, se dice que cuando cortas la parte aérea de la planta a una pulgada de altura (2.5 cm), haces que el sistema de raíces también se reduzca a una pulgada. Si esto es cierto, entonces el sistema de raíces de la planta que podemos ver en la fotografía de la parte 1 de este artículo, volvió a crecer 4.5 pies (137 cm) en 3 días, yo no lo creo. Esa planta no perdió nada de su sistema radical cuando fue podada (digamos que fue artificialmente pastoreada); en otras palabras, eso no causo ninguna pérdida del sistema de raíces.

Si la planta está sana, no pierde raíces, esto es importante porque se trata de Carbono almacenado que no tiene que ser reemplazado, es decir no es un drenaje metabólico para la planta. Cuando los animales pastan en plantas sanas, no se está perdiendo nada del sistema radical.

Algunos artículos en la literatura científica de 1984, 1986 y 1989, muestran que lo que sucede es que cuando se hace pastoreo, o se poda la parte aérea de una planta, se produce una descarga masiva de exudados por parte del sistema de raíces, y si hay una gran cantidad de azucares, proteínas y carbohidratos en el suelo (pasteles y galletas), las bacterias y los hongos van a responder creciendo muy rápidamente.

Las bacterias y los hongos son los organismos que producen las enzimas necesarias para extraer los nutrientes de las partículas de suelo (arenas, limos y arcillas) y de la materia orgánica existente. En otras palabras, extraen nutrientes de las rocas y de los guijarros y los almacenan en su biomasa, por lo que no va a haber lixiviación. Es decir, no se va a perder ninguno de esos nutrientes porque no son solubles y en consecuencia no están disponibles para la planta. Entonces ¿cómo recuperamos los nutrientes que la planta ha proporcionado a los hongos y las bacterias para que produzcan las enzimas necesarias y atraigan y capturen otros nutrientes en sus cuerpos? ¿Cómo conseguimos que esos nutrientes estén nuevamente disponibles para la planta? Bueno, aquí es donde participan los organismos depredadores de hongos y bacterias. Las bacterias son devoradas por los protozoos, y en un sistema aeróbico, también por los flagelados, las amebas y los nematodos bacteriófagos. En tanto que los hongos del suelo van a ser consumidos por los nematodos fungívoros y por los microartrópodos fungívoros. En lo que respecta a las lombrices de tierra, éstas son bastante inespecíficas pues comen tanto bacterias como hongos.

Cada vez que cualquiera de los depredadores de hongos y bacterias se alimente de estos microorganismos, los nutrientes que han sido inmovilizados en concentraciones extremadamente altas en la biomasa fúngica y bacteriana, van a ser liberados en el suelo justo en la superficie de la raíz.

En resumen, podemos decir que cuando un pasto se poda o un pastizal se pastorea, se presenta un gran flujo de exudados, y en consecuencia miles de millones de bacterias, y kilómetros y kilómetros de hifas fúngicas van a crecer atrayendo nutrientes a sus cuerpos. Después vienen los organismos bacteriófagos y micófagos (protozoos, nematodos, micro artrópodos) que, al alimentarse de bacterias y hongos, van a liberar todos los nutrientes contenidos en su biomasa en el equilibrio adecuado para la planta y directamente a su sistema de raíces.

Referencia: “Farm Profits in Root Depth (No Fertilisers Required)” Dr. Elaine Ingham

LAS GRANJAS SE BENEFICIAN DE LA PROFUNDIDAD DE LAS RAÍCES (NO SE NECESITAN FERTILIZANTES) 1era Parte

Cuando prestamos atención a la vida que habita en el suelo, comenzamos a entender cuáles son los beneficios que nos proporciona. La siguiente imagen corresponde a una planta de pasto de tres meses.

Muchos agricultores que producen pastos, no pueden creer que las raíces crezcan a la profundidad que se observa en la imagen, pero  en este caso, gracias a que el suelo tuvo la biología necesaria, es decir, contaba con la presencia de diferentes grupos de organismos que estuvieron  conformando su estructura, protegiendo a las raíces de los microorganismos causantes de enfermedades, reciclando los nutrientes y manteniendo saludable a esta planta, es que pudo desarrollar su sistema radical a una profundidad de cuatro pies y medio (1.37 m aproximadamente)  en un período de tres meses. ¿Podemos imaginar a que profundidad van a llegar las raíces cuando esta planta tenga diez, quince, veinte o cien años de edad?

Si pensamos en el pasto Ray grass creciendo en alguna pradera, ¿a qué profundidad pueden llegar sus sistemas de raíces? Fácilmente a 15 pies (4.5 m aproximadamente). De tal forma que si observas las plantas de tu pastizal y sus raíces no están a esa profundidad, ¿cuál es el mensaje que la madre naturaleza está tratando de darte?: “Estás tratando de cultivar plantas en tierra improductiva y no vas a tener éxito. Es necesario recuperar la biología del suelo

La planta que se muestra en la imagen anterior es de un trabajo que realicé con Hendrikus Shraven, un arquitecto paisajista en Seattle, Washington. En la foto podemos ver a Hendrikus sosteniendo una planta de pasto que se produjo en un área con muy buena biología en el suelo. Para extraerla, introducimos un tubo de PVC en el suelo, sacamos las raíces completas y cortamos el tubo de PVC para abrirlo. Lavamos las raíces con un poco de agua de la manguera y se tomó la fotografía. Hendrikus Shraven es una persona que mide seis pies y medio de altura (1.98 m.). Este sistema de raíces tiene cuatro pies y medio de longitud (1.37 m aproximadamente) y tan solo tiene tres meses. De ahí la necesidad de tener la biología en el suelo, que se encargue de conformar su estructura y permitir que el sistema de raíces crezca lo más profundo posible.

Si las raíces de sus plantas están a una profundidad de 8, 10, 15 pies (2.5, 3.0, 4,5 m) o incluso de 4.5 pies (1.37m), no tiene que preocuparse por las sequías en el verano ya que toda el agua que necesitemos se va a infiltrar en el suelo y va a ser retenida ahí para cuando se necesite.

Ahora bien, las plantas emiten exudados para alimentar a los organismos del suelo. Cada una de las plantas libera exudados de su sistema de raíces, pero ¿qué es un exudado?, ¿a qué nos referimos cuando hablamos de exudados? Bueno, si tomamos en cuenta la definición de la palabra; exudado es algo que está saliendo del cuerpo, por ejemplo, el sudor es un exudado, y ¿cuál es exactamente la composición química de un exudado que sale de la raíz? De hecho, proviene de la parte superior de la planta y de ahí se mueve hacia la raíz. Es decir, cada parte de la planta, las hojas, toda la corteza, las flores, los frutos, todos están liberando exudados para favorecer la presencia de los grupos adecuados de microorganismos en la superficie de la planta a fin de protegerla de enfermedades, reciclar nutrientes y formar estructura en el suelo.

                                                                Referencia: “Farm Profits in Root Depth (No Fertilisers Required)” Dr. Elaine Ingham

ACAROS DEL SUELO Y BACTERIAS: AMIGOS INSEPARABLES (Sánchez Chávez,2020) 2da Parte

Vida de ácaro en el suelo

En 2010 Jaroslav Smrž y Vlasta Čatská de la Universidad de Charles en la República Checa, observaron que Tyrophagus putrescentiae, un ácaro que vive en todo el mundo era capaz de consumir diferentes especies de hongos, cada una con un arreglo molecular distinto en su pared celular. La pared celular de los hongos está hecha de quitina, entre otras moléculas. La quitina es un azúcar que también forma parte del exoesqueleto de los artrópodos, y que le brinda soporte a dicha estructura. Existen muchos tipos de quitina, todos ellos están conformados por la misma molécula, pero tienen ligeras modificaciones en su estructura. Esto sería algo similar a las piezas de lego de distintos colores que se usan para construir una misma casa.

En el estudio mencionado al inicio, los científicos se percataron de que los ácaros podían degradar los diferentes tipos de quitina gracias a sus endosimbiontes, ya que cada uno era capaz de degradar específicamente cierta molécula. Por lo tanto, concluyeron que la capacidad de un ácaro de alimentarse de un hongo en particular depende de la presencia del endosimbionte que pueda degradar la quitina que dicho hongo contiene su pared celular.

Esto también pasa con la capacidad de los ácaros para degradar un tipo de hojarasca en particular. En el estudio titulado “The effect of microarthropods on litter decomposition depends on litter quality” Veronika Gergócs y Levente Hufnagel, de la Academia de Ciencias de Hungría, observaron que el tipo de hojarasca que consumen los ácaros va a determinar el tipo de endosimbionte que formará parte de su microbioma. Vieron que una de las primeras variables son las condiciones bajo las cuales caen las hojas, ya que no siempre son las mismas. Es decir, puede ser que unas caigan cuando ya están marchitas, mientras que otras caen cuando todavía están verdes. Otra variable son las características de la celulosa; ésta, al igual que la quitina, posee arreglos moleculares diferentes dependiendo de la planta o la edad de la hoja. Además, observaron que algunos ácaros se alimentan de hojarasca en distintos grados de descomposición y algunas hojas ya pueden tener bacterias y hongos que consumen al mismo tiempo. Al principio se pensaba que, en este último caso, la presencia de bacterias y hongos hacían que la hojarasca fuera más fácil de digerir puesto que había un avance en el estado de descomposición. Sin embargo, los mismos investigadores demostraron que los ácaros prefieren esta hojarasca ya que los microorganismos pasan a formar parte de su comunidad endosimbiótica.

     Por otra parte, se ha observado que el tipo y abundancia de endosimbiontes no son los mismos entre los individuos ni entre las diferentes etapas de su ciclo de vida. Por ejemplo, entre 1971 y 1976 los polacos O. Stefaniak y Stanisław Seniczak encontraron que durante los estadios juveniles los ácaros poseen una mayor abundancia y variedad de endosimbiontes con respecto al estadio adulto y que, dependiendo de la estación del año, también cambia el tipo de endosimbiontes. Su investigación, publicada en la revista Pedobiologia nos podría indicar, primero, que durante los estadios juveniles los ácaros serían capaces de explotar una diversidad mayor de recursos alimenticios, y segundo, que la estacionalidad juega un papel muy importante como modulador en las redes alimenticias tanto de los microorganismos como de los ácaros en función de la disponibilidad y aprovechamiento de los recursos.

¿Cómo adquiere el ácaro a un endosimbionte?

Se sabe que en los ácaros y en muchos otros organismos, existen dos tipos de endosimbiontes: intracelulares y extracelulares. Los primeros mantienen una relación tan íntima con el ácaro y llevan a cabo funciones tan importantes que, si no están juntos, ambos mueren. En contraste, se ha observado que los endosimbiontes extracelulares, aunque también realizan funciones de importancia en el hospedero son capaces de sobrevivir en ocasiones fuera del mismo. Para responder a la pregunta necesitamos pensar en términos de coevolución ya que como muchos factores están en juego, el mecanismo de endosimbiosis puede ser muy lento y puede abarcar muchas generaciones tanto del hospedero como del endosimbionte.

     Diversos estudios han demostrado que cuando un ácaro se alimenta, también puede ingerir de forma fortuita, al microorganismo que consume el mismo recurso, de modo que la endosimbiosis puede ser un “accidente”.

Es necesario señalar que para que la endosimbiosis sea exitosa, es decir, para que el proceso se lleve a cabo, se requiere cumplir con ciertas condiciones, por ejemplo, que los mecanismos de defensa de ambos organismos no les causen un daño recíproco. En este tipo de asociación el ácaro no busca intencionalmente al microorganismo para que le ayude a asimilar su alimento, simplemente se presenta la situación propicia para que esto ocurra. Una vez que éstas condiciones se dan, es posible que se establezca una relación permanente donde, por ejemplo, el endosimbionte llegue a ser transmitido de padres a los hijos, o mejor dicho de madres a hijos, ya que cuando la hembra deposita los huevecillos también deposita a los microorganismos en su superficie. Así, cuando la larva eclosiona, adquiere a los endosimbiontes que se encuentran en la superficie.

Conocer los mecanismos que permiten a las diferentes especies de ácaros explotar los distintos recursos, incluyendo la gran diversidad de endosimbiontes que pueden albergar a lo largo de su ciclo de vida, permite:

1. Reconocer su papel e impacto en el suelo como iniciadores del proceso de la descomposición de la hojarasca, y

2. Determinar cómo la presencia de un endosimbionte en particular puede afectar la explotación de un recurso, el ciclo de vida y la supervivencia de los ácaros en el suelo.

Aunque en México el estudio de endosimbiontes en ácaros no está tan difundido, algunos laboratorios realizan investigación para entender el efecto de moléculas tóxicas sobre los endosimbiontes de ácaros plaga en cultivos agrícolas. (debido a la resistencia de los ácaros a algunas moléculas tóxicas). De ahí que, la manera de controlar a los ácaros es optando por matar al endosimbionte, para que el hospedero, en este caso el ácaro, también muera a causa de una pobre asimilación de nutrientes.

Referencias:

Sánchez Chávez, D. I. (2020). ÁCAROS DEL SUELO Y BACTERIAS: AMIGOS INSEPARABLES. Obtenido de Oikos. Ecología UNAM: http://web.ecologia.unam.mx/oikos3.0/index.php/articulos/acaros-del-suelo

ACAROS DEL SUELO Y BACTERIAS: AMIGOS INSEPARABLES (Sánchez Chávez,2020) 1era Parte

Imaginemos un mundo donde las hojas, los frutos y las flores que caen al suelo de cualquier bosque, selva y pradera permanecieran sin degradarse, acumulándose a montones, al igual que los animales muertos intactos. ¿Qué pasaría? ¿Cómo nos afectaría? Es difícil imaginarse los efectos de manera directa, pero habría muchísimos problemas. Pongamos un ejemplo: supongamos que tienes mucha hambre y tu comida favorita, por alguna extraña razón, está dentro de una alacena cerrada con llave. Sabes que está ahí, pero sin una llave no puedes tener acceso a ella, por lo que morirías de hambre esperando a que la puerta se abriera milagrosamente, a menos que busques la llave para accesar. Eso es lo que pasaría si los restos de plantas y animales se acumularan en el suelo y no se pudieran descomponer. Los nutrientes que están ahí, atrapados en esos residuos, no estarían accesibles para que otros organismos, como las bacterias, los hongos, los artrópodos e incluso las mismas plantas los pudieran utilizar. Entonces sus poblaciones irían disminuyendo y tal vez desaparecerían por falta de alimento.

Afortunadamente, el suelo posee la llave para tener acceso a los nutrientes que están contenidos en los restos de plantas y animales. De hecho, existen dos vías para llegar a ellos. La primera es similar a tener un juego de ganzúas para abrir la puerta y, aunque este método es el más lento, garantiza el acceso a ellos a largo plazo. Este proceso se da por medio de diversos elementos ambientales como la radiación solar, el viento o la lluvia, que van fragmentando todo el material que fue depositado. Sin embargo, debido a su lentitud, puesto que dependen del ambiente, se utiliza una segunda llave: los artrópodos y otros animales que viven en el suelo y que desmenuzan la hojarasca, es decir, los restos de hojas y otras partes de las plantas, facilitando así su colonización por parte de microorganismos como hongos y bacterias, y posteriormente su descomposición.

Dentro de la gran diversidad de artrópodos existentes, en muchos tipos de suelo habita un grupo dominante que desempeña un papel relevante en el reciclaje de nutrientes. Estos microartrópodos, son ácaros diferentes a los que viven en nuestra cama o en nuestra piel y que se alimentan de nuestras células muertas, de la grasa que producimos a través de nuestros poros o de otros desechos.

La importancia de los ácaros que viven en el suelo, no solo radica en el hecho de que participan en el desmenuzamiento de la hojarasca, facilitando a otros microorganismos (principalmente hongos y bacterias) su función de descomposición, sino también en la relación que se establece entre los ácaros y su potencial alimento, lo cual genera una red trófica (alimentaria) compleja. Se han observado ácaros consumiendo una gran variedad de alimentos como hojas, troncos y raíces de plantas muertas, hongos, bacterias, algas, polen, líquenes, musgos, otros microartrópodos, como algunos colémbolos, e incluso larvas de pequeños insectos. Sin embargo, los ácaros no serían capaces de consumir y utilizar toda esta materia orgánica sin la ayuda de los microorganismos que viven en su interior, que incluyen protozoos, hongos y principalmente bacterias, que son los encargados de proporcionarles las enzimas necesarias para degradar el alimento ingerido y de este modo adquirir nutrientes y producir energía. En otras palabras, los ácaros dependen de estos microorganismos llamados endosimbiontes para poder sobrevivir.

Vida de endosimbionte

¿Qué beneficio obtienen los endosimbiontes de los ácaros? Además de utilizar el alimento que ingiere el ácaro, los endosimbiontes, como lo dice el vocablo endo, viven en el interior de este organismo; un lugar menos estresante, lejos de depredadores y en el que las condiciones son óptimas para su desarrollo.

 Dentro de cada especie de ácaro habitan diferentes especies de endosimbiontes y cada una de ellas puede producir las enzimas necesarias para degradar un alimento en particular, así, los ácaros pueden aprovechar distintos nutrientes incluso de la misma fuente. Por ejemplo, los endosimbiontes de los rumiantes les ayudan a degradar y generar distintos nutrimentos necesarios para su crecimiento y desarrollo, a partir de la celulosa, componente estructural de las plantas. Por otro lado, nosotros somos capaces de consumir alimentos que un rumiante no puede asimilar, y lo podemos hacer, entre otros factores, por la presencia de los diferentes endosimbiontes que viven en nuestro tracto digestivo y que nos permiten aprovechar distintos recursos.

Referencias:

Sánchez Chávez, D. I. (2020). ÁCAROS DEL SUELO Y BACTERIAS: AMIGOS INSEPARABLES. Obtenido de Oikos. Ecología UNAM: http://web.ecologia.unam.mx/oikos3.0/index.php/articulos/acaros-del-suelo

HURACANES, SEQUIAS Y HELADAS: Eventos climáticos extremos en México 3ra Parte

(Álvarez-Yépiz & Martínez-Yrízar, 2015)

HELADAS

Una helada extrema es otro fenómeno climatológico que puede causar la muerte masiva de plantas, especialmente de origen tropical. En el libro “Protección contra las heladas: fundamentos, práctica y economía”, Richard L. Snyder y J Paulo de Melo-Abreu explican que una helada consiste en el descenso de la temperatura ambiente a niveles inferiores a cero, momento en el cual el vapor de agua se congela y se deposita en forma de hielo sobre cualquier superficie. Las heladas extremas están asociadas frecuentemente con frentes fríos y pueden causar severas pérdidas económicas en la agricultura.

 Por ejemplo, la helada extrema que se presentó en el noroeste de México del 2 al 4 de febrero de 2011 afectó principalmente a Sonora, Chihuahua y Sinaloa. Las temperaturas más bajas fluctuaron de -3 °C en tierras bajas (en donde se distribuye el bosque tropical seco – zonas históricamente libres de heladas), hasta -17 °C en las partes montañosas. Los efectos en Sonora fueron los más devastadores, 71 de sus 72 municipios fueron afectados por la helada, y 59 fueron incluidos en la declaratoria federal de emergencia. Agricultores contribuyentes de impuestos de las zonas de cultivo afectadas por la helada, recibieron beneficios fiscales extraordinarios para compensar las pérdidas económicas derivadas de este evento. Es probable que estas pérdidas fueran mayores, porque los efectos de la helada no se cuantificaron más allá de la agricultura.

Algunas observaciones indican que la helada de febrero de 2011 causó una mortandad de árboles nativos sin precedente en el bosque tropical seco, principalmente en Sonora y norte de Sinaloa. Una de las especies más afectadas fue la leguminosa, Acacia cochliacantha conocida como huinolo. En el sur de Sonora esta especie es la dominante en los bosques jóvenes (30-40 años) que se han establecido, mediante el proceso de sucesión secundaria en campos de cultivos abandonados. La muerte masiva de estos árboles lleva forzosamente a la pérdida de servicios ecosistémicos como son los almacenes de Carbono y al reinicio del lento proceso de regeneración natural del bosque.

 
MIRANDO HACIA EL FUTURO
Los modelos atmosféricos globales propuestos por organizaciones como el IPCC (Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático) predicen cambios climáticos futuros, pero tienen limitaciones para simular matemáticamente condiciones de tiempo severo como huracanes o heladas, o de clima extremo, como las sequías. Aunque aún existe una gran incertidumbre en las proyecciones futuras de eventos climáticos extremos, actualmente es incuestionable su mayor incidencia y se pueden ver las señales de su paso por diversos socio-ecosistemas en muchas regiones del mundo. Algunos ejemplos son los mencionados anteriormente.
Por lo tanto, es urgente realizar más estudios y a mayor detalle sobre la frecuencia e intensidad de eventos climáticos, incorporando a expertos en clima, en ciencias sociales y naturales, en economía y en planeación urbana.
Los estudios sobre el efecto de huracanes como el Jova en Jalisco, de las sequías en el Desierto Sonorense y de las heladas asociadas a frentes fríos en el noroeste de México, proveen información científica valiosa para entender la respuesta de los ecosistemas al impacto de eventos climáticos extremos. Pero, además, serán una fuente de información valiosa para diseñar mejores planes de manejo para los desiertos y bosques. De igual manera estudios de este tipo son valiosos para diseñar mejores programas de prevención de riesgos y de contingencia ante fenómenos naturales, ya que pueden aportar evidencia científica que confiera mayor confianza para el manejo y conservación de los recursos naturales, así como mayor seguridad y estabilidad social.
 

 Bibliografía:

          Álvarez-Yépiz, J. C., & Martínez-Yrízar, A. (2015). Huracanes, sequías y heladas: eventos climáticos. Oikos(15), 6-11.

HURACANES, SEQUIAS Y HELADAS: Eventos climáticos extremos en México 2da Parte

(Álvarez-Yépiz & Martínez-Yrízar, 2015)

A continuación, se presentan algunos estudios de caso sobre el impacto de estos 3 tipos de eventos extremos en México.

HURACANES

En las últimas décadas, la frecuencia de los huracanes en México ha aumentado significativamente según lo explica Ernesto Jáuregui en su artículo en la revista Atmósfera.

Peter J. Webster y colaboradores, en un artículo en la revista Science, explican que también se ha incrementado el poder destructivo de los huracanes, como lo demuestra el aumento reciente en el porcentaje de huracanes de alta intensidad de categoría 4 y 5 en la escala de vientos de Saffir/Simpson. Este incremento en los huracanes se ha relacionado con cambios en la temperatura superficial de los mares tropicales.

 En el artículo “Tropical Cyclones of the Eastern North Pacific Basin 1949-2006”, Eric S. Blake y su equipo muestran que de 1949 a 2006, 71 huracanes impactaron tierra por la costa del Pacífico mexicano, 30 de los cuales lo hicieron entre Jalisco y Oaxaca. La mayoría fueron huracanes de categoría 1 o 2; el más extremo fue el llamado Huracán 12 que en octubre de 1959 alcanzó la categoría 5. Este huracán entró por la costa de Manzanillo, Colima, causando la muerte de 1,500 personas y graves daños a la infraestructura de la región.

A la costa de Jalisco han entrado siete huracanes desde 1949. En octubre de 2011 el Huracán Jova, categoría 2, con vientos sostenidos de 150-180 kilómetros por hora y alta precipitación, impactó duramente la región de Chamela-Cuixmala, ocasionando severos daños a los pobladores, a sus cultivos y a los ecosistemas. Los huracanes son infrecuentes en esta región del país ya que, desde los años sesenta, antes del Huracán Jova sólo cuatro huracanes se habían presentado en la costa de Jalisco. Curiosamente, cuatro años después, en octubre de 2015 el Huracán Patricia de categoría 5 tocó tierra en esta misma costa y aunque perdió intensidad rápidamente, sus efectos inmediatos visibles por los fuertes vientos fueron al parecer aún más severos que Jova. Miembros del Sitio Chamela de la Red Mex-Lter, un grupo de investigación interdisciplinaria con un enfoque de largo plazo, trabajó en la evaluación de los daños al socio-ecosistema de la región Chamela-Cuixmala comparando los efectos de estos dos huracanes de diferente intensidad.

 Los estudios ecológicos que se iniciaron hace más de 30 años muestran que Jova fue un evento climático extremo para algunos componentes del ecosistema que respondieron de manera también extrema. Por ejemplo, en el bosque tropical seco de Chamela, encontramos que el efecto combinado de viento y agua del huracán derrumbó numerosos árboles y cayeron muchas de las hojas de los árboles y arbustos que se mantuvieron en pie. La defoliación por el paso de Jova fue excepcional, ya que se triplicó la caída de hojarasca que normalmente es muy baja en el mes de octubre, y se estimó que los efectos del Huracán Patricia en la hojarasca fueron mayores.

 La caída de hojarasca es un proceso biológico clave del ecosistema porque es la principal vía de entrada de energía y nutrientes al suelo, y es una medida de la productividad primaria, es decir indica cuánto tejido vegetal se produce gracias a la fotosíntesis. Sin embargo, las hojas y ramas que cayeron a consecuencia del huracán Jova fueron arrastradas hacia los principales arroyos por las intensas corrientes de agua superficiales, alterando sensiblemente el ciclo de nutrientes del bosque.  El ejemplo de la cuantificación de los efectos del huracán Jova en Chamela, demuestra la importancia de los estudios de respuesta de los ecosistemas a eventos climáticos extremos como pueden llegar a ser los huracanes.

SEQUIAS

Los diferentes modelos de cambio climático también predicen que, en regiones áridas como el noreste de México, las sequías serán más intensas y prolongadas.

Se ha observado que los individuos jóvenes y adultos de plantas leñosas de larga vida como los juníperos y muchas especies de los desiertos, enfrentan los eventos extremos de sequía con diversas estrategias; por ejemplo, sus hojas se marchitan, pierden el follaje totalmente o mueren algunas ramas. Esta última estrategia es un fenómeno común en muchas especies, que se caracteriza porque las puntas de las ramas terminales empiezan a morir progresiva y gradualmente hacia la base, sin comprometer la supervivencia total de la planta.

En 2013 Víctor M. Anguiano Millán realizó estudios experimentales en invernadero con plántulas de cuatro especies de palo verde, árboles comunes del desierto Sonorense del género Parkinsonia, de la familia de las leguminosas. Sus experimentos muestran que las hojas comienzan a marchitarse a los cinco días de que se suspende el riego, y que en tan sólo 30 días las plántulas de todas las especies tiran todo su follaje. La mortalidad en algunas especies inició después de los 20 días, mientras que en otras hasta casi los 40 días después de la suspensión del riego. Anguiano Millán observó que la muerte parcial y/o total de las plántulas depende de la resistencia de cada especie a la sequía. De acuerdo con estos resultados pudo identificar a las especies de Parkinsonia que tendrían más posibilidades de sobrevivir en un clima más seco.

Por lo tanto, si aumenta la frecuencia de los eventos extremos de sequía en el noroeste de México, es posible que la distribución y abundancia de especies nativas como el palo verde cambie drásticamente en un futuro. Una mayor sequía promovería aún más la expansión de especies exóticas e invasoras resistentes a la falta de agua, como el zacate buffel. El cambio en la composición de especies nativas por invasoras ya comenzó a tener consecuencias negativas en la diversidad, estructura y productividad actual del Desierto Sonorense. Por ejemplo, ahora es posible distinguir porciones de desierto donde la especie dominante es el zacate buffel. Este zacate con hojas altamente inflamables promueve la proliferación de incendios y una menor abundancia de cactáceas columnares y arbustos del matorral que no están adaptados al fuego.

Bibliografía:           Álvarez-Yépiz, J. C., & Martínez-Yrízar, A. (2015). Huracanes, sequías y heladas: eventos climáticos. Oikos(15), 6-11.

HURACANES, SEQUIAS Y HELADAS: Eventos climáticos extremos en México 1era Parte

(Álvarez-Yépiz & Martínez-Yrízar, 2015)

Los modelos del Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático (IPCC, por sus siglas en inglés), pronostican que los eventos extremos del clima como los huracanes de alta intensidad, las sequías prolongadas y las heladas severas se presentarán con mayor frecuencia en diversas regiones del mundo. No todos los eventos climáticos son extremos. Un evento climático es extremo porque ocurre rara vez con una intensidad inusual o excesiva, y por lo tanto ocasiona una respuesta también exagerada del socio-ecosistema* donde incide.

*Un socio-ecosistema se puede definir como un sistema ecológico que incluye a las poblaciones humanas locales interactuando con su entorno.

Los eventos climáticos extremos que se han presentado con mayor frecuencia en las últimas décadas son los huracanes de alta intensidad, que pueden afectar directamente a los asentamientos humanos debido porque pueden provocar inundaciones severas y daños por el impacto del viento. Asimismo, pueden afectar a los ecosistemas naturales debido a que se modifican los cauces de los ríos o se producen deslaves.

También son eventos climáticos extremos las sequías prolongadas y las heladas severas, cuyos efectos dependen de la exposición y vulnerabilidad — social y ambiental — de la región geográfica donde ocurren.

En el caso de las sequías, éstas tienen un impacto directo en las actividades económicas productivas como la ganadería y la agricultura y, debido a la pérdida de biomasa, se altera gradualmente la productividad del ecosistema. De esta manera, disminuye el valor económico de las tierras y propicia el abandono del campo y la migración hacia las ciudades. Se ha observado que cuando hay sequías, los árboles son más vulnerables al ataque de insectos, en particular a los escarabajos descortezadores, que les pueden causar la muerte. Es así como estos insectos que infestan a los árboles debilitados por la sequía han causado la pérdida de grandes extensiones de bosques templados en México y los Estados Unidos.

Las heladas extremas también pueden causar mortandad de plantas en los campos agrícolas y en los bosques, efecto que es evidente inmediatamente después de la helada por la presencia de numerosos árboles muertos.

La acumulación de material vegetal muerto que incluye gran cantidad de troncos, ramas, varas y hojas debido al efecto de huracanes, sequías y heladas, aumenta el riesgo de incendios forestales severos y con ello la liberación de dióxido de carbono a la atmosfera, el cual es uno de los gases de efecto invernadero más importantes (GEI)).

Además del impacto a la infraestructura y pérdidas monetarias cuantiosas asociados a los eventos climáticos extremos como los huracanes de alta intensidad, la afectación a los ecosistemas naturales también representa un reto para el desarrollo y mantenimiento de numerosas actividades económicas que dependen directamente de ellos, lo que deteriora el bienestar económico y social (Figura 1). Por ejemplo, la extensa muerte de árboles por efecto de estos eventos disminuye significativamente la provisión de madera y otros recursos forestales de alto valor comercial, como resinas, ceras y miel, impactando la economía local y regional en el corto y mediano plazo.

Los ecosistemas han evolucionado bajo condiciones de alta variabilidad ambiental y las especies cuentan con mecanismos ecológicos y fisiológicos adaptativos que les permiten responder a esta variabilidad ambiental. Sin embargo, es indudable que la deforestación y en general el cambio de uso de suelo han acentuado la vulnerabilidad de los socio-ecosistemas a eventos climáticos extremos y disminuido su resiliencia, es decir, su capacidad de regresar al estado previo al disturbio. De la misma manera, es evidente que la mala planeación urbana ha incrementado la vulnerabilidad social ante este tipo de eventos climáticos, especialmente en zonas marginadas que son generalmente las más afectadas.

Existen muy pocos estudios sobre el efecto de los eventos climáticos extremos en México, especialmente los que usan un enfoque integral y de largo plazo. Estos estudios son necesarios para detectar si un evento climático es extremo o no, y analizar con mayor precisión cuáles son los riesgos que se derivan de él, tanto para los ecosistemas como para la sociedad. También se requieren para aportar información relevante para el diseño de mejores políticas públicas de planeación urbana y manejo de ecosistemas.

Figura 1. Diagrama conceptual simplificado de cómo interactúan los eventos climáticos con los socio-ecosistemas.      Los servicios ecosistémicos conectan a la sociedad con su entorno biofísico (modificado de Collins et al. 2011)

Bibliografía:
          Álvarez-Yépiz, J. C., & Martínez-Yrízar, A. (2015). Huracanes, sequías y heladas: eventos climáticos. Oikos(15), 6-11.

LAS PLANTAS ARVENSES: MÁS QUE HIERBAS DEL CAMPO (RENDÓN-AGUILAR & BERNAL-RAMÍREZ, 2017) 3era Parte

La diversidad de plantas arvenses en los agroecosistemas

Otro tema importante en el estudio de las arvenses es el análisis de la diversidad de estas plantas que se puede encontrar en los sistemas agrícolas tradicionales, es decir, ¿cómo varía la cantidad y tipos que hay en un cultivo según la estación del año?, ¿cuáles permanecen en el suelo en forma de semillas conformando lo que se llama un banco de semillas?

A pesar del cambio en las técnicas, prácticas e insumos utilizados en la agricultura moderna, todavía se reportan muchos tipos de arvenses en México, principalmente nativos. De las 2,298 especies reportadas como arvenses en diferentes estudios, el 96% son nativas de México y el resto son especies exóticas.

Los pocos estudios sobre arvenses útiles en México, particularmente en milpas, reportan un número variable, pero nada despreciable, de este tipo de plantas, que puede ser desde unas decenas, hasta más de 300 especies. Es interesante notar que hay familias botánicas que están más representadas en este grupo de plantas, como Asteraceae (en la que se clasifica a los girasoles y a las dalias), Poaceae (todos los pastos), Malvaceae (familia que incluye al algodón y a la ceiba), Amaranthaceae (familia del amaranto, entre otros) y Fabaceae (familia de las leguminosas como el frijol o la lenteja). Algunos ejemplos de plantas arvenses útiles se muestran en los siguientes cuadros:

Además de obtener listados de especies, algunos estudios han analizado su estacionalidad, y los resultados indican que la disponibilidad de arvenses en las milpas con manejo tradicional, cambia del inicio al final de la temporada de lluvias. También se ha demostrado que en el banco de semillas de las milpas hay un almacén importante de arvenses que, debido a las prácticas agrícolas, permanecerán en estado de latencia, esperando el momento en que haya la humedad y luminosidad adecuada para germinar, propias de cada especie. En todos los casos, las arvenses tienen diversos usos: medicina, forraje, alimento y con fines mágico-religiosos.

El futuro de las arvenses

El objetivo de la agricultura es proporcionar una seguridad alimentaria a las poblaciones humanas y, con el paso del tiempo, gracias a esta práctica se han podido mantener mayores poblaciones junto con el grupo de animales que conforman el ganado. En este proceso, desde la década de 1960, se han desarrollado diversas técnicas agrícolas y biotecnológicas para incrementar aún más la producción de alimentos y simplificar el cultivo impulsando el monocultivo, el cual se ha instituido como el sistema agrícola más importante a nivel mundial. Esto ha llevado al sacrificio de tal vez centenas de arvenses, que durante miles de años habían sido utilizadas como alimento (por ejemplo, los quelites), medicina, forraje, condimento, en prácticas rituales, etcétera, las cuales aumentaban la cantidad de materia orgánica útil en el agroecosistema.  Es un hecho que la producción de alimentos se ha incrementado, pero el costo de su producción es muy elevado desde diversos puntos de vista: económico, de salud, cultural, de diversidad biológica y de especies útiles. Georgina Sánchez-Reyes demostró en su tesis de maestría, cómo el efecto de los herbicidas disminuye drásticamente la riqueza de arvenses en las milpas (pasó de 23 a 9 especies) y favorece la presencia de algunos pastos, que son muy agresivos y que no tienen utilidad, ni aportan un beneficio significativo al rendimiento del maíz. También demuestra que afectan indirectamente el banco de semillas, disminuyendo la riqueza de muchas especies útiles y favoreciendo la acumulación de semillas de especies invasoras extremadamente agresivas.

Perspectivas

Son pocos los estudios sobre las arvenses en los diversos sistemas agrícolas, y eso debe ser una invitación a enfocarnos en este tipo de temas que se encuentran en el umbral de la ciencia básica y sus aplicaciones. Son muchas las preguntas que surgen para entenderlas: ¿cuál es su dinámica en el espacio-tiempo dentro de los sistemas agrícolas? ¿cómo afecta la forma de manejo a su morfología, fisiología y genética? ¿cómo afecta el rendimiento del cultivo o los cultivos principales? ¿cómo interactúan con otros organismos, por ejemplo, con los animales que las dispersan o polinizan, con los organismos que las consumen, o con microorganismos como hongos y bacterias, que podrían ser patógenos? así como ¿cuáles son los aspectos culturales que determinan sus formas de uso y manejo?

Finalmente, una de las soluciones al inminente problema del desabasto alimenticio quizá sea retomar el uso de especies arvenses como alimento. Si bien es cierto que su aprovechamiento está limitado regionalmente, es justamente a este nivel donde se debe trabajar para recuperar el conocimiento tradicional y así traducirlo a estándares científicos para su potencial comercialización.

Referencia:  Rendon-Aguilar, B., & Bernal-Ramirez, L. A. (Marzo de 2017). Las plantas arvenses: más que hierbas del campo. Oikos. Instituto de Ecología UNAM, 30-34