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ALGAS

Las algas más comunes en suelos de climas templados son las algas verdes (Chlorophyta spp.). Esto incluye las especies que forman asociaciones simbióticas con hongos y que dan como resultado los líquenes. Las algas verdes pueden estar situadas sobre la superficie del suelo (epedáficas), o bien justo debajo de ella (endedáficas), donde su fotosíntesis libera oxígeno al medio ambiente del suelo.

Estos microorganismos actúan como agentes cementantes y agregados de suelo estables al agua, lo que mejora la estructura del suelo. También participan en el reciclaje de nutrientes, particularmente del Nitrógeno, y cuando mueren, contribuyen al contenido de materia orgánica, proporcionando así una fuente de Carbono orgánico (Grundy, 2017).

PROTOZOOS

Son una diversidad de organismos unicelulares que se encuentran presentes en los 15 cm superiores del suelo y tienen diversos tamaños. Al igual que las bacterias, la mayoría de las especies se reproducen asexualmente.

Situados en las películas de agua que rodean el tejido de las raíces de las plantas, los protozoos se mueven en el suelo utilizando una variedad de apéndices, como flagelos (látigos), cilios (pelos) o pseudópodos (pies temporales) que se utilizan para clasificarlos en diferentes categorías. Las siguientes tres son las comunes en los suelos:

Rhizopoda: generalmente sin apéndices, pero puede haber pseudópodos (pies temporales). Normalmente presentan protoplasma desnudo sin pared celular, ejemplo, Amoeba spp.

Mastigophora: locomoción mediante flagelos. Muy frecuentemente saprofitos, es decir se alimentan de organismos muertos. Algunos contienen clorofila, son autótrofos y producen energía a partir de su entorno a través de la fotosíntesis, ejemplo, Testramitu spp.

Ciliophora: caracterizados por la presencia de cilios utilizados para la locomoción, son los menos numerosos en el suelo, ejemplo, Halteria spp.

Los protozoos son una fuente de alimento para diversas formas de vida del suelo, incluidos otros protozoos. También compiten con patógenos y se alimentan de ellos, lo que ayuda a suprimir enfermedades.

Al igual que algunas especies de nematodos, los protozoos procesan los nutrientes y los ponen a disposición de las plantas y otros organismos del suelo. Al alimentarse selectivamente de algas y especialmente de bacterias (algunos protozoos pueden consumir 5 millones de bacterias por día), ayudan a mantener un equilibrio ecológico en la composición y población bacteriana del suelo.

Mediante el reciclaje de nutrientes, que a su vez estimula el crecimiento de las poblaciones bacterianas, los protozoos promueven tasas eficientes de descomposición y agregación de partículas.

Tienen una concentración más alta de Carbono (C) con respecto a la de Nitrógeno (N) en sus células, comparativamente a la que tienen las bacterias de las que se alimentan. Su relación Carbono /Nitrógeno (C: N) es de 10: 1, mucho mayor que el rango de 3: 1 a 10: 1 de las bacterias. De esta forma, los protozoos favorecen los niveles de Nitrógeno del suelo al excretar en forma de amonio disponible para las plantas (NH₄ +), el exceso de Nitrógeno que adquieren al ingerir bacterias y otros protozoos.

En resumen, los protozoos son organismos microscópicos unicelulares, que se encuentran en todo tipo de ecosistemas. Necesitan agua para desplazarse, por lo que la humedad del suelo es fundamental para su supervivencia. Son importantes en la cadena trófica ya que se alimentan de bacterias, controlando la población microbiana de manera natural. Contribuyen a la fertilidad del suelo al descomponer la materia orgánica, y mineralizan nutrientes haciéndolos disponibles para el aprovechamiento de las plantas y otros organismos del suelo. Al consumir bacterias, los protozoos liberan el exceso de Nitrógeno que después es aprovechado por las plantas. En general, los suelos con un alto contenido de arcilla contienen un número mayor de Protozoos pequeños , mientras que los suelos de textura más gruesa contienen protozoos de mayor tamaño (Pescador Romero, Mazo Gonzalez, & Moncada Orrego, s.f.).

Referencias:

Grundy, J. (18 de Agosto de 2017). The life in your soil. Obtenido de PitchCare.com: https://www.pitchcare.com/news-media/the-life-in-your-soil.html

Pescador Romero, S., Mazo Gonzalez, N., & Moncada Orrego, A. (s.f.). Protozoarios. Obtenido de Biología del Suelo UdeA: https://sites.google.com/site/biologiadelsueloudea/home

Las plantas han desarrollado una serie de relaciones de dependencia mutua con organismos microscópicos que habitan el suelo. Estos organismos se denominan microorganismos y el campo de estudio que busca comprenderlos es la microbiología (Grundy, 2017). En su mayor parte son heterótrofos, lo que significa que dependen de otros organismos orgánicos vivos o muertos para su supervivencia y multiplicación. Se encuentra en una gran diversidad tanto en cantidad como en tipos, en el suelo. En muestras tomadas a solo unos centímetros de separación de profundidad, existen diferencias considerables en los diferentes tipos de organismos que habitan.

Los hábitats ecológicos del suelo son sistemas complejos, dinámicos, interrelacionados y codependientes. En consecuencia, la densidad de población y la distribución de los microorganismos dentro de un suelo se encuentra en un estado de cambio constante.

Los microorganismos del suelo colonizan más densamente ciertas regiones dentro de éste y se ha demostrado que afectan sustancialmente la salud, el crecimiento y el manejo de enfermedades de las plantas.

Las formas dominantes de microorganismos en el suelo son:

BACTERIAS:

Son los microorganismos más abundantes en el suelo, son unicelulares y tienen tres formas características: redonda o esférica, forma de varilla, en espiral (cadenas largas onduladas).

Las bacterias del suelo se pueden dividir en:

Autóctonas: Bacterias nativas, cuya población está distribuida uniformemente y es relativamente constante por todo el suelo. Obtienen su alimento de la materia orgánica del suelo nativo, por ejemplo, Arthrobacter spp.

Zimógenas: Bacterias que requieren una fuente externa de energía cuya población es menor en el suelo que la de las bacterias autóctonas. La población de bacterias zimógenas fluctúa y aumentará cuando se introduzca una fuente de energía externa en el suelo. Ejemplos de estas bacterias son:  Pseudomonas spp. Y Bacillus spp.

Las bacterias también se clasifican en términos de cómo obtienen su nutrición y energía (particularmente a partir del Carbono y el Nitrógeno). Así tenemos que son:

Autótrofas: Bacterias que sintetizan alimento a partir de nutrientes inorgánicos simples y utilizan dióxido de carbono (CO₂) de la atmósfera como su fuente de Carbono. Los nutrientes se sintetizan a partir de la luz solar, en cuyo caso se denominan fotoautótrofas como Chromatrium spp., o bien por la oxidación de una molécula inorgánica como el Nitrato (NO₃) que se crea a partir del Nitrito (NO₂) cuando es oxidado por Nitrobacter spp.

Este proceso en el que las bacterias metabolizan y posteriormente fijan el Nitrógeno es una parte clave del proceso de Nitrificación dentro del ciclo más amplio del Nitrógeno.

Heterótrofas: Es la forma predominante de bacterias dentro de un suelo, obtienen su Carbono a partir del consumo de sustancias orgánicas complejas, como material vegetal en descomposición y otros microorganismos y obtienen su Nitrógeno a partir del consumo de compuestos nitrogenados orgánicos como las proteínas.

Las bacterias heterótrofas son las consumidoras dentro del ecosistema del suelo, degradando sustancias orgánicas complejas en sus formas constituyentes más simples.

Actinomicetos: Un tipo de bacteria que tiene similitudes con los hongos. Es decir, al igual que las bacterias son organismos unicelulares y, al igual que los hongos, producen micelio.

Descomponen los elementos más resistentes de los materiales orgánicos de desecho (como la celulosa, los polisacáridos, las grasas proteicas y los ácidos orgánicos), una vez que estos han sido degradados inicialmente por bacterias y hongos. Son los responsables de los pigmentos oscuros del humus y del olor a humedad terroso que desprende el suelo recién cultivado.

HONGOS

Están presentes en los suelos como micelio ramificado, rizomorfos y esporas de estructura paralela. Los hongos se encuentran en una amplia gama de poblaciones. Estos organismos requieren un aporte adecuado de oxígeno y materia orgánica, y su pH óptimo de desarrollo es de 4.5 a 6.5.

Desempeñan un papel muy importante en la descomposición de materiales orgánicas como la celulosa, la pectina, la lignina y el almidón. También en la formación inicial de humus y en la agregación de partículas de suelo, lo que contribuye a mejorar la estructura del mismo.

Algunos hongos del suelo forman una asociación simbiótica mutuamente benéfica (mutualista) con las raíces de las plantas superiores. Esta asociación simbiótica se conoce como asociación micorrízica. En ella, los hongos benefician a la planta al movilizar los nutrientes que se encuentran bloqueados en el suelo, en particular el Fósforo y el Fierro, que de otro modo serían de difícil acceso para las plantas y a cambio, la planta proporciona a los hongos un suministro relativamente constante de carbohidratos y azúcares como glucosa y sacarosa.

Las plantas que forman relaciones micorrízicas adquieren una mayor resistencia a plagas y enfermedades, a través de diversos mecanismos de señalización, y son más resistentes a la sequía, debido a una mejor absorción y transporte de agua a causa de la producción de osmolitos, que son compuestos orgánicos que reducen el potencial osmótico.

Las plantas asociadas a micorrizas también muestran una mayor tolerancia a la toxicidad por presencia de metales pesados, ​​debido a la amortiguación que generan los hongos.

En conjunto, estos factores dan como resultado aumentos observables en el crecimiento, desarrollo y sanidad de las plantas.

Referencias:

Grundy, J. (18 de Agosto de 2017). The life in your soil. Obtenido de PitchCare.com: https://www.pitchcare.com/news-media/the-life-in-your-soil.html

(Kelly MacNamara, 2022)

El cambio climático podría incrementar las poblaciones de las abejas de cuerpo pequeño, pero también podría provocar la disminución de las de abejorros, según una investigación, que advierte sobre posibles efectos “en cascada” en la polinización de las plantas y en ecosistemas completos.

Científicos en los Estados Unidos estudiaron más de 20,000 abejas durante ocho años en un área de las Montañas Rocosas para averiguar cómo reaccionaban los diferentes tipos de abejas a las condiciones climáticas cambiantes.

Los científicos dijeron qué, si bien las condiciones ambientales varían de un año a otro, la región subalpina de la que tomaron muestras es «particularmente vulnerable al cambio climático», con temperaturas primaverales generalmente más cálidas y un deshielo más temprano.

Descubrieron que las abejas que hacen sus colmenas en cavidades, y las abejas de cuerpo más grande disminuyeron en abundancia a medida que aumentaron las temperaturas, mientras que las abejas más pequeñas que anidan en el suelo, aumentaron.

«Nuestra investigación sugiere que los cambios inducidos por el clima, en la temperatura, en la capa de nieve y en las precipitaciones de verano, pueden remodelar drásticamente las comunidades de abejas», dijeron los científicos.

Abejorros, los más amenazados

Los investigadores señalaron que los hallazgos sugieren una reducción de las abejas más grandes, incluso en las familias de abejorros, abejas cortadoras de hojas, y abejas alfareras, conforme las temperaturas se incrementen.

Las disminuciones fueron particularmente marcadas para los abejorros, lo que, según los investigadores, sugiere que «este grupo está más amenazado por el calentamiento climático que otras abejas en nuestro ecosistema».

Eso concuerda con otros estudios que muestran que los abejorros, los polinizadores dominantes en muchos ecosistemas, tienen una menor tolerancia al calor que otras abejas, y se trasladan a regiones más frías, a mayores altitudes, a medida que las temperaturas aumentan.

Los investigadores precisaron que sus hallazgos sugieren que tanto el tamaño del cuerpo de los abejorros como el comportamiento del enjambre podrían hacerlos más vulnerables al calentamiento climático.

En general, los investigadores indicaron que los cambios provocados por el clima en las comunidades de polinizadores «podrían tener efectos en cascada sobre la polinización y el funcionamiento del ecosistema». Por ejemplo, mencionaron que la pérdida de abejas más grandes en un ecosistema, que tienden a volar más lejos en búsqueda de comida, puede significar una reducción en la polinización a mayor distancia.

El estudio, publicado en la revista Proceedings of the Royal Society B, se centró específicamente en las áreas montañosas, pero los investigadores dijeron que investigaciones en otras regiones de Estados Unidos, mostraron disminuciones en las abejas más grandes en respuesta a los cambios ambientales.

Sin embargo, dijeron que sus hallazgos en relación a que las condiciones más secas favorecían a las abejas con dietas especializadas; pueden no ser aplicables a otros ecosistemas, donde se espera que el cambio climático traiga más lluvias.

Los insectos son los principales polinizadores del mundo. Según la ONU, el 75% de los 115 cultivos alimentarios más importantes del mundo dependen de la polinización animal, incluidos el cacao, el café, las almendras y las cerezas.

En un informe histórico de 2019, los científicos concluyeron que casi la mitad de las especies de insectos en todo el mundo están en declive y un tercio podría desaparecer por completo para fines de siglo. Una de cada seis especies de abejas se ha extinguido regionalmente en algún lugar del mundo. Se cree que los principales impulsores de la extinción son la pérdida del hábitat y el uso de pesticidas.

Fuentes:

Macnamara, K. (20 de abril de 2022). Small bees better at coping with warming, bumblebees struggle: study. Obtenido de PHYS ORG: https://phys.org/news/2022-04-small-bees-coping-bumblebees-struggle.html

(Universidad de Gothenburg, 2022)

Investigadores de la Universidad de Gothenburg han desarrollado nuevas variedades de trigo que toleran suelos con altas concentraciones de sales. Después de haber modificado una variedad original de trigo proveniente de Bangladesh (mediante mutaciones inducidas), obtuvieron líneas de trigo con semillas que pesan tres veces más y que tienen casi el doble del porcentaje de germinación de la variedad original.

El trigo, que crece en campos cercanos a la costa de Bangladesh, tiene cierta tolerancia a la salinidad en los suelos, lo cual es importante cuando cada vez más tierras de cultivo en todo el mundo están expuestas a esta problemática.

Al modificar las semillas de trigo de estos campos costeros, los investigadores de la Universidad de Gothenburg pudieron desarrollar aproximadamente 2000 líneas de trigo. Las 35 líneas que germinaron mejor en diferentes experimentos de campo y laboratorio se establecieron en un invernadero automatizado en Australia, donde se aplicaron diferentes concentraciones de solución salina a las plantas y luego se evaluaron. Fueron fotografiadas todos los días hasta que el trigo formó sus espigas. Los hallazgos fueron sorprendentes.

Identificación de genes que dan tolerancia a la salinidad

«Desarrollamos líneas de trigo en las que el peso promedio de las semillas era tres veces mayor y germinaban con más frecuencia que el trigo original de Bangladesh», dice Johanna Lethin, estudiante de doctorado en el Departamento de Ciencias Biológicas y Ambientales de la Universidad de Gothenburg.

Usando análisis de ADN y estudios de otras investigaciones, el equipo también pudo identificar qué genes controlan la tolerancia a la sal en la planta de trigo.

«Este es un gran descubrimiento en nuestra investigación. Ahora tenemos un par de genes que sabemos que están involucrados en la tolerancia a la sal. El siguiente paso es probar si estos genes también están en nuestras mejores variedades de trigo que hemos modificado».

La población de la Tierra está creciendo aceleradamente y en 2050 habrá 10 mil millones de personas en el planeta que necesitarán ser alimentadas. Al mismo tiempo, los cambios climáticos están causando que la superficie cultivable de nuestro planeta se seque y que otras áreas se inunden por el aumento del nivel del mar. Todo esto acentúa el interés por un cultivo que pueda tolerar la salinidad en el suelo.

Dos mil hectáreas perdidas cada día

«Es increíblemente importante tratar de desarrollar una variedad tolerante a la salinidad que tenga buenos rendimientos. Actualmente, estamos perdiendo aproximadamente 2000 hectáreas diarias debido al aumento del nivel del mar y a los métodos de riego inadecuados que incrementan la salinización del suelo».

Quedan algunos experimentos por hacer, pero el potencial de este descubrimiento es global. Hoy en día, alrededor del 8.0 % de la tierra cultivable del mundo ya no se puede utilizar para la agricultura debido a problemas de salinidad, y más de la mitad de los países del mundo están afectados.

En Egipto, Kenia y Argentina, el trigo no se puede cultivar en grandes áreas e incluso en las areas bajas de Europa, como los Países Bajos, tienen estos problemas. Incluso en aquellas partes de Asia donde el arroz es actualmente el cultivo dominante, el trigo tolerante a la salinidad se convertirá en una parte importante del suministro de alimentos en el futuro, ya que el cultivo del trigo requiere mucha menos agua que el del arroz.

«La siguiente etapa es establecer las variedades tolerantes a la salinidad en los campos de Bangladesh. Estimo que pasarán unos cinco años antes de que podamos tener una producción comercial de trigo tolerante a la salinidad, dependiendo de cómo vayan las pruebas de campo».

OGM (organismos genéticamente modificados) vs Mutaciones

Esta investigación no utiliza el método de modificación genética (OGM), a veces muy criticado. En OMG, un gen de un organismo (por ejemplo, una planta que puede resistir hongos) se coloca en otra planta, como el trigo, para que los agricultores puedan evitar el uso excesivo de insecticidas. En lugar de esto, los investigadores han realizado mutaciones específicas en las semillas utilizando un químico. De esta manera, no se coloca nada en la planta y todas las mutaciones podrían haber ocurrido potencialmente de forma natural.

La presente investigación se publicó como tesis doctoral en la Biblioteca de la Universidad de Gothenburg.

Fuente:

University of Gothenburg. (20 de Mayo de 2022). Development of a potential super wheat for salty soils. Obtenido de PHYS ORG: https://phys.org/news/2022-05-potential-super-wheat-salty-soils.html

(University of Göttingen, 2022)

La eficacia de las medidas ambientales en la agricultura para la biodiversidad y las poblaciones de abejas silvestres depende de varios factores y de su perspectiva. Así lo demuestran agroecólogos de la Universidad de Göttingen, Alemania y el Centro de Investigación Ecológica en Vácrátót, Hungría. El equipo de investigación encontró qué al evaluar la efectividad de diferentes medidas ambientales, ya sea en el campo (agricultura orgánica) o junto al campo (franjas de flores en la agricultura convencional), los beneficios para la biodiversidad deben analizarse de manera diferente. Según los científicos, las comparaciones similares de medidas ambientales podrían ser fácilmente engañosas. La investigación fue publicada en la revista “Ecología Básica y Aplicada”.

Los investigadores estudiaron 10 entornos agrícolas cerca de Göttingen, cada uno con tres campos de trigo de invierno: un campo orgánico, un campo convencional con franjas de flores y un campo convencional sin franjas de flores. Durante dos años se registró la abundancia de abejas silvestres en los bordes de cada uno de estos treinta campos. Los resultados mostraron que una simple comparación de los datos muestreados en sitios específicos podría llevar a la conclusión de que los campos convencionales con franjas de flores podrían atraer muchas más abejas que los campos orgánicos, pero esta no es la historia completa.

«Cuando observamos más de cerca, esto no nos dio una imagen completa porque no se tomó en cuenta que las franjas de flores solo cubren alrededor del cinco por ciento de los campos convencionales que tienen significativamente menos abejas en general que las tierras de cultivo orgánico», explica el profesor Teja Tscharntke, del Departamento de Agroecología de la Universidad de Göttingen.

El Dr. Peter Batary, líder de grupo del Centro de Investigación Orgánica en Vácrátót, Hungría, continúa diciendo: «En resumen, la agricultura orgánica, que generalmente tiene más plantas silvestres que los campos convencionales, en realidad tiene más éxito que los campos convencionales con franjas de flores en la promoción de abejas»

La pieza que falta en el rompecabezas es el hecho de que los campos de cereales en la agricultura orgánica producen sólo la mitad del rendimiento de la agricultura convencional. Cuando se tiene en cuenta la pérdida de rendimiento del trigo, una superficie de diez hectáreas de cultivo orgánico debería compararse con cinco hectáreas de cultivo convencional más cinco hectáreas de franjas de flores, lo que daría lugar a 3.5 veces más abejas, pero con el mismo rendimiento. En este escenario, la agricultura orgánica no sería la mejor manera de apoyar a las abejas silvestres.

«Estos datos y consideraciones muestran que se deben tener en cuenta diferentes puntos de referencia y criterios al evaluar las medidas agroambientales. Sólo cuando tenemos en cuenta el área junto con el rendimiento y con el tipo de cultivo, podemos lograr una comprensión equilibrada de la eficacia ecológica y económica de las medidas medioambientales», dicen los autores.

Fuentes:

University of Gothenburg. (22 de Mayo de 2022) Organic farming or flower strips: Which is better for bees? Obtenido de PHYS ORG: https://phys.org/news/2022-05-farming-bees.html

(Nagoya University, 2022)

Si bien la lluvia es esencial para la supervivencia de las plantas, también puede contener bacterias y otros patógenos que pueden causarles daño. Entonces, ¿cómo se protegen las plantas de esta amenaza?

Un estudio reciente realizado por investigadores de la Universidad de Nagoya reveló que cuando las plantas están expuestas a la lluvia, estructuras parecidas a cabellos en la superficie de la hoja llamadas tricomas, reconocen esta lluvia como un factor de riesgo que puede causar enfermedades y activan su sistema inmunológico para prevenir infecciones. Estos hallazgos, publicados en la revista “Nature Communications”, podrían contribuir al desarrollo de métodos para proteger las plantas de enfermedades infecciosas provocadas por la lluvia.

Al igual que los humanos y otros organismos pluricelulares, las plantas tienen su propio sistema inmunológico Así, cuando detectan patógenos, expresan genes relacionados con éste sistema para evitar infectarse. Las gotas de lluvia pueden contener patógenos, tales como bacterias, hongos filamentosos y virus, y por lo tanto pueden causar enfermedades en las plantas. Con esto en mente, los investigadores plantearon la hipótesis de que las plantas podrían reconocer la lluvia como un factor de riesgo de enfermedades y reaccionar para para protegerse de éste riesgo de alguna forma.

Para averiguar cómo responden las plantas a la lluvia, un equipo de investigación dirigido por el profesor Yasuomi Tada y el profesor asistente Mika Nomoto de la Universidad de Nagoya realizó un estudio con plántulas de Arabidopsis thaliana. El equipo comenzó realizando análisis de secuenciación de ARN para examinar qué genes se expresan en las hojas cuando estas se exponen a la lluvia. Descubrieron que diversos genes importantes relacionados con el sistema inmunológico se expresan en respuesta a la lluvia, y que estos genes están regulados por genes inmunosupresores llamados CAMTA (activadores de la transcripción de unión a calmodulina).

Dado que los CAMTA están controlados por iones de Calcio (Ca²⁺), el equipo planteó la hipótesis de que la lluvia sirve para aumentar las concentraciones de éste catión en las células. Por lo tanto, investigaron cómo cambian los niveles de Ca²⁺ en las hojas de Arabidopsis en respuesta a la lluvia mediante la introducción de GCaMP3, un gen que emite una fluorescencia verde cuando se une al Ca²⁺ presente en las hojas, y descubrieron que cuando las hojas estaban expuestas a la lluvia, los niveles de Ca²⁺ alrededor de los tricomas en la superficie de las hojas aumentaban.

El resultado sugirió que los tricomas perciben la lluvia como un factor de riesgo e inducen concentraciones de Calcio (transmisión de aumentos localizados en Ca²⁺ a las áreas circundantes) a través de la hoja para inactivar el inmunosupresor CAMTA y, por lo tanto, activar genes relacionados con el sistema inmunitario. Para confirmar esta aseveración, realizaron experimentos de la misma manera, pero utilizando mutantes de Arabidopsis que carecían de tricomas, y los resultados mostraron que la propagación de las concentraciones de Calcio era muy reducida en los mutantes.

«A partir de estos resultados, confirmamos que los tricomas desempeñan un papel en la detección de la lluvia como factor de riesgo y en la activación de las respuestas inmunitarias», dice el profesor Tada. «Nuestros hallazgos sugieren que podemos mejorar artificialmente las capacidades defensivas de las plantas contra las enfermedades en cualquier momento y durante cualquier período de tiempo. Con esta tecnología, podríamos activar las respuestas inmunitarias de los cultivos cuando las condiciones ambientales son lo suficientemente adversas como para posiblemente causar enfermedades en las plantas, lo que podría resultar en rendimientos estables de los cultivos».

Referencias:

Nagoya University. (7 de Abril de 2022). How plants activate their immune system against pathogens in rain. Obtenido de PHYS ORG: https://phys.org/news/2022-04-immune-pathogens.html

(University of New Hampshire, 2022)

El cambio en el uso del suelo, así como la tala de los bosques para dar paso a la agricultura, puede contribuir de manera importante al cambio climático al liberar gases de efecto invernadero a la atmósfera. Investigadores de la Universidad de New Hampshire estudiaron una práctica conocida como silvopastoreo, que preserva intencionalmente los árboles en las praderas donde pasta el ganado. Descubrieron qué, en comparación con un pasto abierto completamente despejado, sin árboles, el sistema silvopastoril integrado liberaba niveles más bajos de Dióxido de Carbono y Óxido Nitroso y el almacenamiento de Carbono en el suelo se mantenía igual, ofreciendo una posible alternativa para los agricultores, con menos consecuencias climáticas.

«Hablamos con muchos agricultores en el noreste que están interesados ​​en el enfoque de silvopastoreo, pero no hay muchos datos que ayuden a guiarlos a través de la implementación y el manejo responsable y estratégico «, dijo Alexandra Contosta, profesora asistente de investigación en el Centro de Investigación de Sistemas Terrestres de la Universidad de New Hampshire (UNH). «Queríamos ver si los sistemas silvopastoriles marcaban una diferencia, y descubrimos que éste enfoque tiene beneficios que podrían ayudar tanto al agricultor como al planeta».

En su estudio, publicado en la revista “Agriculture, Ecosystems & Environment”, los investigadores realizaron experimentos de cambio de uso del suelo tanto en New Hampshire como en Nueva York. En ambas localidades, el terreno se dividió en parcelas con un bosque de referencia, pasto abierto y silvopastoreo. En las parcelas de silvopastoreo, los árboles se aclararon entre un 50 y un 60 por ciento, y los tocones se dejaron en su lugar. Se establecieron pasto de huerta, trébol blanco y otras fuentes de alimentación.

Después de la siembra, se introdujeron ya sea vacas lecheras o de carne. El equipo instaló estaciones meteorológicas en cada una de las áreas experimentales (tratamientos), y se monitorearon las emisiones de Dióxido de Carbono, Óxido nitroso y almacenamiento de Carbono en el suelo. Los investigadores encontraron que el silvopastoreo ofreció una reducción en las consecuencias climáticas de una típica tala de bosque para praderas abiertas, y los beneficios de regulación del clima del silvopastoreo se extendieron a las emisiones de gases de efecto invernadero del suelo. Sin embargo, no encontraron ninguna diferencia en las temperaturas del aire entre las parcelas de los diferentes tratamientos y no pudieron documentar ningún cambio en el almacenamiento de carbono en el suelo entre los diferentes tratamientos de cambio de uso del suelo.

«Nueva Inglaterra tiene muchos árboles que pueden reducir nuestras opciones para la agricultura y nuestra capacidad para producir nuestros propios alimentos», dijo Contosta. «Por ello, lo importante de este estudio es que muestra que el silvopastoreo podría ser una alternativa viable que también cuida del clima».

Los investigadores dicen que, en última instancia, su estudio destaca la necesidad de comprender mejor cómo el silvopastoreo puede mejorar las consecuencias climáticas negativas de la tala de bosques para la agricultura y tiene implicaciones para el noreste y otras regiones boscosas templadas de todo el mundo.

Referencias:

University of New Hampshire. (17 de Junio de 2022). How keeping trees when clearing pastures could reduce climate consequences. Obtenido de PHYS ORG: https://phys.org/news/2022-06-trees-pastures-climate-consequences.html

Aun cuando los suelos sean ricos en Fósforo, su absorción en forma de fosfato puede verse comprometida cuando la presencia de bacterias y hongos cambia la composición química del suelo donde crecen las plantas, dificultando su absorción.

Estos y otros factores reducen la cantidad de fosfato disponible y, en consecuencia, los agricultores obtienen un menor rendimiento de sus cultivos, porque éste macronutriente, además del Nitrógeno y Potasio, es crucial para el crecimiento y desarrollo de las plantas.

Este problema se ha intentado resolver con el uso de fertilizantes enriquecidos en Fósforo, pero representa un problema ambiental por su acumulación en el suelo tras su aplicación.

Además, ésta vía para garantizar el cultivo no es sustentable, puesto que casi todo el fósforo que se utiliza actualmente proviene de fuentes de fosforita ubicadas en Estados Unidos, China y Marruecos, y cuya demanda superará la oferta para el 2035, según un estudio publicado en 2010.

A su vez, la escasez de Fósforo podría aumentar los precios de los alimentos y se pondría en riesgo la seguridad alimentaria debido a una disminución en la producción de cultivos, por ejemplo, el arroz, trigo, cebada, maíz y hortalizas.

Para conocer a detalle cómo responden las plantas a la escasez de fosfato a nivel genómico y proponer alternativas de mejoramiento a nivel agrícola, se integró un equipo conformado por investigadores de los laboratorios de Félix Recillas en el Instituto de Fisiología Celular (IFC) de la UNAM y Luis Herrera Estrella en el Laboratorio Nacional de Genómica para la Biodiversidad (Langebio) del Cinvestav.

Los resultados del estudio podrían servir para mejorar genéticamente plantas de importancia agrícola para que respondan de manera más eficiente a ambientes bajos en fosfato.

RESPUESTA A NIVEL GENOMICO

El equipo usó como modelo a la planta Arabidopsis thaliana, cuyos mecanismos de adaptación ya han sido caracterizados previamente, pero no a nivel molecular.

Mediante una técnica conocida como «ATAC-seq”, el equipo identificó la respuesta regulatoria de A. thaliana ante la falta de fósforo. Esta técnica permite evaluar la accesibilidad de la cromatina a lo largo del genoma. Es decir, que permite ver cuáles genes pueden ser leídos y eventualmente traducidos a proteínas para que lleven a cabo diferentes funciones.

Esta técnica ha revolucionado el campo de la epigenética, estudio del “prendido y apagado” de los genes, y de la cromatina, estructura que «empaca» el ADN regulando la expresión de los genes.

Se sabía, por ejemplo, que la planta ha logrado adaptarse a esta falta de nutrientes a través de diversas respuestas biológicas, como el desarrollo de sistemas de raíces amplias que buscan el Fósforo o la producción de sustancias químicas para liberar el nutriente del suelo, e incluso la sobreexpresión de proteínas transportadoras de Fósforo para elevar su absorción en las raíces.

La mayoría de estas estrategias de respuesta ante escasez de fosfato buscan elevar la disponibilidad y la adquisición de fosfato para optimizar su uso en los procesos metabólicos.

«Estas respuestas están controladas a nivel transcripcional [es decir, lectura de genes] y en este estudio buscamos comprender los mecanismos moleculares que influyen en la respuesta transcripcional a la ausencia de Fósforo, y cómo en su conjunto se establece una respuesta robusta en la planta que tiene como consecuencia, entre otras cosas, el crecimiento de la raíz», explicó Rodrigo Arzate, quien realizó sus estudios doctorales en el IFC.

Esta serie de respuestas adaptativas han sido estudiadas en A. thaliana y arroz (Oryza sativa) principalmente, de tal manera que ya se han caracterizado las respuestas bioquímicas y moleculares involucradas, además de los elementos que la regulan. Tal es el caso de PHR1, el regulador transcripcional maestro que activa los genes específicos en este escenario.

Tras realizar el estudio sobre A. thaliana, publicado en la revista “Proceedings of the National Academy of Sciences” (PNAS), los investigadores encontraron que PHR1 no solo participa en la activación de esta respuesta, sino lo hace a través de regular la accesibilidad a la cromatina. Es decir, permite que ciertas regiones del ADN puedan ser “leídas” por proteínas reguladoras y así controlar la actividad de los genes.

Según explica el estudiante del Cinvestav Alfonso Barragán, esto es importante ya que no se había reportado que el factor transcripcional PHR1 pudiera inducir cambios globales en la regulación de la expresión de los genes, lo cual complementa el conocimiento sobre la respuesta genómica ante la escasez de fosfato.

“Aún no sabemos exactamente cómo es que PHR1 está actuando en la regulación de la cromatina, pero es posible que interactúe directamente con alguna proteína, involucrada su remodelación, por lo que habría que estudiarlo”, agrega Barragán.

Además, los investigadores encontraron que otros 4 factores transcripcionales pertenecientes a la misma familia que PHR1 pueden desencadenar la respuesta a escasez de fosfato sin la presencia de PHR1. “Son como un disco duro. El hecho de que no sea fácil retirar la respuesta adaptativa de la planta aún sin PHR1, sugiere que la respuesta a la deficiencia de fósforo es bastante estable”, explica Barragán.

MEJORAMIENTO DE CULTIVOS

Esta línea de investigación se enmarca en el objetivo más amplio de desarrollar plantas con atributos que les permitan afrontar la escasez de Fósforo.

Un ejemplo de esto es la estrategia premiada por el MIT en 2012, que, bajo la asesoría de Herrera Estrella, generó plantas transgénicas de A. thaliana capaces de usar el fosfito como fertilizante, una forma diferente del fosfato que no puede ser metabolizado por los microorganismos.

Además, el estudio demostró que estas plantas requieren un menor aporte de fósforo cuando se fertilizan con fosfito para lograr una productividad similar a la obtenida con fertilizantes fosforados.

En México, el uso de transgénicos continúa siendo un tema de discusión, pero considerando que la seguridad alimentaria podría estar en riesgo si el uso de fertilizantes decae por la escasez de Fósforo en las minas, Barragán confía en que “la estrategia transgénica podría ser la mejor por el momento.”

Referencias:

Galicia, S. (28 de Marzo de 2022). Cómo responden las plantas a la escasez de fosfato en el suelo. Obtenido de Ciencia UNAM: http://ciencia.unam.mx/leer/1246/como-responden-las-plantas-a-la-escasez-de-fosfato-en-el-suelo-

El suelo sustenta todas las formas de vida en el planeta, desde las más simples a las más complejas, incluyendo la vida del género humano.

A más de una década de que la Asamblea General de las Naciones Unidas destinó el 22 de abril para oficializar la protección del medio ambiente instituyendo el Día de la Tierra, Abel Ibáñez Huerta, profesor e investigador de la Unidad Multidisciplinaria de Docencia e Investigación de la UNAM, hizo un balance del impacto en el país que ha tenido la actividad antrópica sobre este recurso natural.

Cifras de la propia ONU indican que aproximadamente 33% de la superficie del planeta reporta diversos niveles de degradación, porcentaje que podría elevarse hasta en 90% para 2050.

“El suelo se forma muy lentamente. Se ha documentado que aproximadamente 1.0 cm de suelo se forma en 100 años”, informó el investigador. “Como se sabe, el suelo es un recurso natural no renovable, a escala humana. La actividad humana sin conciencia ambiental ha degradado el suelo mediante la contaminación química y física o incluso con la pérdida del suelo. En México y el mundo, el cambio de uso del suelo es uno de los procesos que genera mayor impacto en los procesos de erosión y escorrentía, esto se intensifica al eliminar la cobertura vegetal y en los eventos de lluvia de alta intensidad (más de 80 mm).

A su vez, como parte de los efectos de la deforestación, en épocas de lluvias ocurren movimientos en masa (deslizamientos de suelos en grandes volúmenes) debido que los suelos sin cobertura vegetal, se desplazan pendiente abajo con grandes cantidades de sedimentos, arrastrando todo a su paso.

Los sedimentos arrastrados por escorrentía se depositan en lagos, presas y ríos o bien en los mares. Con la escorrentía que proviene de las zonas agrícolas se puede generar contaminación química no puntual por nitrógeno (N) y fósforo (P).

“Con las altas concentraciones de N y P, provenientes de la escorrentía, se desencadena la eutrofización; situación que provoca el crecimiento desmedido de algas y vegetación acuática, lo que a su vez acelera el consumo del oxígeno y con ello la muerte de las especies en el ecosistema acuático”.

Por otra parte, en todas las zonas agrícolas bajo riego en México, se presenta el problema de la salinidad y la sodicidad, explicó el académico. “Este es un fenómeno que ocurre debido a las malas prácticas de manejo de los fertilizantes químicos y del agua. En el campo mexicano no se regula el uso de fertilizantes y tampoco se cuenta con drenaje en todas las parcelas, a fin de evitar el ascenso de sales a la superficie del suelo. Las altas concentraciones de sales y sodio afectan la germinación de semillas, el desarrollo de las plantas y los rendimientos de los cultivos. En esta situación los agricultores, se ven obligados a cambiar sus cultivos a especies tolerantes y cuando es poco rentable ocurre el abandono de las tierras.

Otra actividad antropogénica que daña los suelos son las grandes edificaciones y la minería. “Cualquier observador puede verificar que en la zona de Tepetlaoxotoc, Estado de México, de donde se extrajo gran cantidad de material pétreo, para destinarlo al proyecto del Nuevo Aeropuerto Internacional de México (NAIM) en el ex Lago de Texcoco, ahora hay unos enormes agujeros abandonados”. En estas zonas las mineras han extraído tezontle y basalto (materiales pétreos) lo que ha degradado el suelo y generado un panorama devastador, parecido a un paisaje lunar”.

En referencia a los suelos de las zonas urbanas, el investigador destacó que las ciudades “se han convertido en ecosistemas fallidos. Al avanzar las áreas pavimentadas no se permite la recarga de los acuíferos. Todo el flujo del agua de lluvia escurre y se va al drenaje. Un ejemplo atroz es la ciudad de México: el agua de lluvia se drena hacia el Valle del Mezquital, de ahí pasa al Río Moctezuma y luego al Río Pánuco para, finalmente descargar en el Golfo de México”.

“Esa agua, que debería quedar en la ciudad, se expulsa causando otro tipo de necesidades, ya que la Ciudad de México debe abastecerse de agua de otras fuentes. Hoy en día la fuente principal de abastecimiento es del Río Cutzamala. La contradicción es que las ciudades demandan grandes cantidades del líquido, pero a su vez, no hay políticas ambientales que permitan captarla durante la época de lluvias”.

“Varias capitales como Querétaro, Aguascalientes, Zacatecas o Durango cada vez perforan pozos más profundos para abastecerse del líquido, recurso que puede contener mayores cantidades de sales y metales pesados, con el consiguiente riesgo a la salud. Pese a que las necesidades de agua son grandes se siguen pavimentando las calles y no hay zonas de recarga ni planes para resguardar o almacenar agua de lluvia. En suma, no hay acciones para recargar los mantos acuíferos. Las ciudades se han convertido en una capa impermeable. El suelo queda debajo y no cumple su función ecosistémica de filtrado del agua”, consideró el investigador.

Por lo que hace al estudio del suelo, actualmente el investigador participa en un proyecto de restauración ecológica con especies nativas en zonas mineras pétreas en el municipio de Tepetlaoxtoc en el Estado de México. Esto se ubica en la ladera poniente de Sierra Nevada, dentro la provincia fisiográfica de la Faja Volcánica Transmexicana (FVT). Esta investigación se realiza con un grupo multidisciplinario, el cual abarca el tema forestal, el suelo y las micorrizas que hacen simbiosis con las especies forestales”.

“Nos ha interesado investigar la fauna del suelo de un bosque templado. En concreto, en el Laboratorio de Ecología de Artrópodos en Ambientes Extremos de Juriquilla, hemos evaluamos la biodiversidad de los artrópodos que habitan el suelo”. Hasta ahora, los investigadores han encontrado qué al degradar el suelo, disminuye la biodiversidad de éste disminuye. También es de su interés determinar los bioindicadores del cambio del uso del suelo para los bosques templados.

En este sentido, se ha documentado que los cambios de uso del suelo afectan directamente la abundancia y diversidad de los artrópodos; lo que puede causar alteraciones en las cadenas tróficas de la descomposición de la materia orgánica que cae al suelo, ya que los artrópodos se encargan en parte de la descomposición de ésta. En la descomposición de la materia orgánica en el ambiente del suelo, ocurre la re-síntesis de la materia orgánica y se forman complejos organominerales denominados húmicos, de alta importancia en la ecología del suelo.

Estos complejos húmicos, además de la retención de nutrientes a largo plazo, favorecen la agregación (de las arenas, limos y arcillas), lo que permite una buena estructura al suelo con gran abundancia de poros por donde puede fluir el agua y el aire y formar parte del hábitat de los organismos del suelo”.

Finalmente, el investigador consideró la necesidad de difundir entre públicos amplios la importancia que representa el suelo; desde su perspectiva, “el gobierno debe crear instrumentos de política ambiental que obliguen, literalmente, a todos los usuarios a cuidarlo, conservarlo y rehabilitarlo, ya que el suelo es imprescindible para la vida en nuestro planeta”.

Referencias:

López, R. (16 de Abril de 2020). Actividad humana: principal enemigo de la conservación del suelo. Obtenido de GACETA UNAM: https://www.gaceta.unam.mx/actividad-humana-principal-enemigo-de-la-conservacion-del-suelo/

3.- Realizar aplicaciones foliares de nutrientes es el tercer aspecto a considerar para este tipo de ecosistemas y condiciones de manejo, por las razones que se señalaron cuando mencionamos el hecho de poder alcanzar la máxima respuesta económica y al mismo tiempo tener un efecto regenerativo a largo plazo.

El mayor efecto en la regeneración del suelo a largo plazo proviene de las aplicaciones foliares de nutrientes, lo que activa la fotosíntesis, provocando un fuerte incremento en el proceso. Esto resulta en un mayor secuestro de Carbono y un rápido aumento de los depósitos de este elemento en el perfil de suelo.

4.- Aplicación de enmiendas de suelo de cualquier nutriente o nutrientes que específicamente falten en el perfil. La realidad es qué de origen, algunos suelos simplemente no tienen las cantidades adecuadas de ciertos minerales que son necesarios. Por ejemplo, sabemos que muchos suelos son deficientes en Molibdeno, o en Boro, por lo que adicionar las enmiendas requeridas para subsanar esas deficiencias también puede darnos una respuesta del cultivo muy sustancial.

Si observamos la secuencia de prioridades, nuevamente vemos que las enmiendas de suelo se ubican al final de la lista. En mi opinión, la realización de aplicaciones foliares de nutrientes y la aplicación de enmiendas al suelo se ha acentuado, especialmente en el ámbito de la agricultura biológica y orgánica, en gran parte porque esos han sido los recursos con los que históricamente hemos podido trabajar, sin embargo, no son las herramientas que nos dan la mayor respuesta económica y tampoco nos conducen de la manera más eficiente y efectiva hacia ecosistemas regenerativos a largo plazo.

Ahora bien, en base a nuestra experiencia en la implementación de estos sistemas de manejo en diversas granjas o fincas, las mejores respuestas de los cultivos las obtenemos cuando usamos lo que he llamado paquetes sinérgicos.

Un paquete sinérgico incluye diferentes tipos de productos en una misma aplicación, o bien en la misma ventana aplicación. Por ejemplo, cuando aplicamos un inoculante bacteriano a la rizósfera que contiene tal vez 20 cepas diferentes de bacterias y que tiene el efecto de aumentar la inmunidad, aumentar la disponibilidad de agua y nutrientes, desencadenar un efecto Resistencia Sistémica Adquirida (SAR), fijar Nitrógeno, absorber y mineralizar Fósforo en el perfil de suelo, etc. Si ese inoculante bacteriano se combina con un inoculante fúngico, digamos que hongos micorrízicos, generalmente obtendremos una respuesta mucho mayor del cultivo, comparativamente a cuando se aplica cualquiera de los dos inoculantes en forma individual.

También se puede agregar a la mezcla un bioestimulante microbiano, ya sea alguna sustancia húmica o algas marinas, que intensificará el impacto de los inoculantes biológicos.

Asimismo, se puede añadir algún nutriente a fin de reforzar la condición metabólica de las plantas, por ejemplo, Magnesio, Fierro ó Manganeso.  Si adicionamos esos nutrientes vamos a favorecer el proceso de fotosíntesis, lo que nos permitirá tener una mayor cantidad de azúcares que serán enviadas a las raíces y emitidas por ellas en forma de exudados para alimentar a la biología del suelo. De esta forma nuevamente obtenemos una mayor respuesta biológica.  

Igualmente podemos incluir un bioestimulante vegetal en lugar de un bioestimulante microbiano, por ejemplo, algas marinas, hormonas vegetales como las citoquininas, ácidos grasos esenciales o algunos aminoácidos.

Es decir, se podría agregar un bioestimulante vegetal, un nutriente, un bioestimulante microbiano e inoculantes bacterianos y fúngicos. Todo eso sería lo que llamamos un paquete sinérgico.

Es importante mencionar que cuando preparamos un paquete sinérgico como éste, en el que se seleccionan y se combinan productos de categorías completamente diferentes, el resultado es que uno más uno no es igual a dos. Frecuentemente, cuando combinamos estos diferentes materiales en los sistemas biológicos, podemos decir que uno más uno es igual a once, ya que, al integrarlos, obtenemos un efecto favorable muy pronunciado, mucho mayor de lo que se esperaría si se aplicara cualquiera de ellos en forma aislada.  

Fuente: “Cultural and Nutritional Management Priorities”

                   Webinar hosted by AEA, Featuring John Kempf