El suelo, la mitad oculta del ecosistema

El suelo constituye una de las últimas fronteras para la ciencia. Si bien tenemos un conocimiento razonable de los procesos que operan sobre la superficie del suelo, lo que pasa por debajo constituye todo un reto para la investigación. Se ha consideradodurante mucho tiempo ‘la mitad oculta’ de los ecosistemas, porque su difícil acceso y complejidad hacían más fácil obviarlo que afrontarlo. Sólo el desarrollo tecnológico reciente, y en particular el de las nuevas técnicas molecularesempleadas para la identificación de especies mediante análisis de ADN, está permitiendo un conocimiento más preciso y el abordaje de procesos hasta hace poco inaccesibles. Especialmente interesantes son las interacciones entre plantas y microbios del suelo, un campo donde se está avanzando muy deprisa.

Cuando dos plantas crecen una cerca de otra interaccionan entre sí, disputándose recursos como agua, nutrientes, luz e incluso el espacio mismo donde se asientan. En algunos casos, sin embargo, pueden colaborar proporcionando una a otra sombra, nutrientes, agua o refugio. Esta interacción puede terminar bien con la desaparición de una de ellas por competencia, en el primer caso, bien con la presencia permanente de ambas si prevalece la facilitación (los efectos positivos de una planta sobre otra), en el segundo.

Retama sphaerocarpa, especie facilitadora que ejerce un efecto positivo sobre la comunidad de plantas bajo su copa.

El paradigma actual atribuye exclusivamente a las plantas el resultado de la interacción entre ellas, aunque hoy en día existen pocas dudas sobre la importancia que las interacciones entre plantas y organismos del suelo juegan a la hora de determinar la estructura y funcionamiento de las comunidades vegetales. Los expertos han identificado una multitud de ejemplos de asociaciones simbióticas entre plantas y, por ejemplo, hongos que forman micorrizas (asociaciones planta-hongo beneficiosas para ambos), o que crecen dentro de las plantas (endófitos), o bacterias fijadoras de nitrógeno, y se sabe que determinadas bacterias son promotoras del crecimiento de las plantas mientras que otras son claramente perjudiciales.

A pesar de este conocimiento, las interacciones planta-suelo sólo han sido incorporadas en la teoría ecológica muy recientemente, debido sobre todo a la complejidad y diversidad de las comunidades del suelo y sus variadas interacciones con la comunidad vegetal. Así, se estima que 1 gramo de suelo puede contener hasta 1000 millones de bacterias pertenecientes a miles de grupos distintos, hasta 200 millones de hongos y una enorme variedad de gusanos (nemátodos y lombrices), ácaros (pequeños arácnidos) y otros artrópodos (tipo insectos). Aun así, en la última década se ha producido un incremento exponencial del número de estudios centrados en el suelo que, en general, nos permiten pensar que las comunidades de microorganismos del suelo son determinantes para la diversidad y composición de las comunidades vegetales, influyendo en los procesos de sucesión secundaria, donde siguen un proceso paralelo al de las comunidades vegetales, y determinando el crecimiento y productividad de las plantas, la abundancia de especies, la disponibilidad y reciclaje de nutrientes y, en definitiva, modulando el funcionamiento de los ecosistemas.

Las plantas y la comunidad de microorganismos asociados a la raíz (rizosfera) pueden dar lugar a procesos de retroalimentación en los que los microorganismos influyen de forma positiva o negativa en el desarrollo y eficiencia biológica de las plantas. Éstas, a su vez, pueden ‘cultivar’ o promocionar comunidades microbianas en su rizosfera que pueden ser específicas de cada especie. Aunque, de hecho, aun no existen suficientes ejemplos para conocer cuán general es este proceso de cultivo microbiano por parte de las plantas, sobre todo en condiciones naturales.

Más desconocido aún es si los procesos de interacción planta-suelo alteran el balance de las interacciones entre plantas y si sus efectos en las comunidades varían en función de las condiciones ambientales. Si la interacción planta-suelo es persistente y en el mismo sentido, podría determinar la abundancia de especies de planta y sus relaciones en la comunidad. Una retroalimentación positiva podría contribuir al establecimiento de comunidades monoespecíficas mientras que interacciones planta-suelo negativas favorecerían la coexistencia dedistintas especies de plantas, modificando la composición de la comunidad vegetal.

Imagen del investigador, Francisco Pugnaire, durante un viaje en Xining (China).

De este modo, los microorganismos del suelo pueden alterar el crecimiento y rendimiento de las plantas hasta el punto de cambiar las jerarquías competitivas, influyendo en el resultado de la competencia entre ellas y, por tanto, en la dinámica de las especies que coexisten en una comunidad. Sin embargo, apenas existen estudios que hayan analizado la importancia de las comunidades del suelo y su impacto sobre las interacciones planta-planta. Los pocos trabajos publicados han comprobado que, efectivamente, los microorganismos del suelo pueden cambiar la intensidad y el resultado de la competencia entre especies e, incluso, mediar en el efecto positivo que una planta ejerce sobre otra planta o sobre una comunidad de plantas beneficiarias.

Por eso, las comunidades microbianas en la raíz de las plantas tienen tanta influencia en la forma en que se relacionan distintas especies de planta, llegando a determinar el resultado final; es decir, qué especie se queda en esa comunidad y qué especie desaparece. En aquellos sistemas netamente facilitadores es de esperar que las comunidades microbianas faciliten el asentamiento y productividad de la comunidad de especies beneficiarias. En sistemas claramente competitivos, o dominados por una o unas pocas especies de planta, encontraremos comunidades microbianas seleccionadas o ‘cultivadas’ por esa especie que interferirán o inhibirán el asentamiento y crecimiento de otras especies de planta.

Con su formidable diversidad, el suelo sigue constituyendo hoy día un reto para estudiar los efectos mutuos entre plantas y microorganismos, y cómo éstos afectan al funcionamiento del ecosistema. En definitiva, mostrar si las comunidades del suelo determinan la estructura de las comunidades vegetales nos permitirá entender mejor el funcionamiento de los ecosistemas y sus respuestas a los retos del cambio global.