Hongo microscópico: Clave para el almacenamiento de carbono en los nuevos paisajes del Ártico

Los glaciares árticos en fusión están en rápida regresión, y organismos microscópicos colonizan los paisajes recién expuestos. El Dr. James Bradley, lector honorario de Biogeoquímica Ártica en la Escuela de Ciencias Biológicas y del Comportamiento de la Universidad Queen Mary de Londres, y su equipo, han revelado que las levaduras desempeñan un papel importante en la formación del suelo en el Ártico después de que los glaciares se han derretido.

Aproximadamente el 10% de la superficie terrestre de la Tierra está cubierta por hielo glacial. Sin embargo, los glaciares se están retirando cada vez más y más rápido debido al calentamiento global. Al hacerlo, exponen nuevos paisajes que, durante miles de años, han estado cubiertos de hielo. Una vez que desaparece el hielo glacial, formas de vida microscópicas colonizan el lecho rocoso ahora accesible, acumulando nutrientes y formando nuevos suelos y ecosistemas. Como el suelo puede ser un almacén de carbono significativo en las condiciones adecuadas, la forma exacta en que se forman los nuevos suelos después de la fusión de los glaciares es una cuestión de gran relevancia científica y social.

Para estudiar la formación de suelos árticos, un equipo dirigido por el Dr. Bradley viajó a Svalbard, un archipiélago de islas aproximadamente a mitad de camino entre el Polo Norte y la costa norte de Noruega, y muy por encima del círculo polar ártico. Aquí, el clima se está calentando siete veces más rápido que el resto del mundo, y los glaciares están en rápido declive. Los paisajes áridos que quedan expuestos ofrecen muy poco para sustentar cualquier forma de vida: el terreno rocoso carece de nutrientes, las temperaturas descienden muy por debajo de cero durante meses y, debido a su alta latitud, la falta total de luz solar durante la noche polar invernal. Los primeros colonizadores pioneros del terreno inhóspito son microorganismos como las bacterias y los hongos. Estos microbios determinan cuántos carbono y nitrógeno pueden almacenarse en los suelos, pero se sabe muy poco sobre los procesos exactos detrás de esta estabilización de nutrientes a través de la actividad microbiana. Bradley y su equipo estudiaron estos suelos para comprender mejor cómo los microbios contribuyen al proceso de formación del suelo cuando los glaciares desaparecen. Los resultados del estudio, en el que participaron otros investigadores de Alemania, Estados Unidos y Suiza, se han publicado ahora en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). La investigación fue financiada por el Consejo de Investigación del Medio Ambiente Natural del Reino Unido (NERC), la Fundación Nacional de Ciencias de los Estados Unidos (NSF) y la Fundación Nacional de Ciencias de Alemania (DFG).

Cronología de la colonización

La investigación se centra en la cabecera de Midtre Lovénbreen, un glaciar de valle en retirada en el noroeste de Spitsbergen. El Dr. James Bradley, que trabajó por primera vez en el sitio en 2013, dijo: “Hace una década caminaba sobre el hielo y perforaba núcleos de hielo en el glaciar. Cuando regresamos en 2021, el glaciar se había reducido y en lugar de hielo había suelos áridos, aparentemente sin vida”. Pero tras los análisis de laboratorio de estos suelos, los investigadores encontraron que contienen comunidades increíblemente diversas de microbios, las formas de vida más pequeñas y simples de la Tierra.

Las áreas recientemente expuestas son ideales para investigar los cambios incrementales en el suelo, ya que son un laboratorio natural para observar las diversas etapas del desarrollo del suelo. El suelo más cercano al margen del glaciar es el más joven, y el suelo más alejado del glaciar en retirada es incrementalmente más antiguo, donde ha pasado más tiempo permitiendo que la vida colonice el terreno. “Estos son algunos de los ecosistemas más prístinos, delicados y vulnerables del planeta, y están rápidamente colonizados por microbios especializados, a pesar de que están sujetos a extremos de temperatura, luz, agua y disponibilidad de nutrientes”, dijo el Dr. Bradley.

Ajustándose al sol de medianoche y al clima a menudo cambiante, los científicos pasaron semanas trabajando en el terreno rocoso y desigual de la cabecera del glaciar, rodeados de hielo agrietado, un fiordo hogar de ballenas minke y focas, y tundra compartida por zorros árticos, renos y osos polares. Los investigadores están capacitados para reconocer los comportamientos de los osos polares y la manipulación segura de armas de fuego, en caso de un encuentro con un oso mientras trabajan en el entorno ártico remoto.

Los hongos pioneros secuestran carbono en el suelo

El equipo de Bradley investigó la composición microbiana de los suelos mediante análisis de ADN, al tiempo que midió el ciclo y el flujo de carbono y nitrógeno. A través de experimentos que involucran aminoácidos marcados con isótopos, pudieron seguir con precisión la asimilación y el metabolismo microbiano del carbono orgánico. “Estábamos especialmente interesados en qué proporción de carbono los microorganismos fijan en el suelo como biomasa y cuánto liberan de vuelta a la atmósfera como dióxido de carbono”, dice Juan Carlos Trejos-Espeleta, el autor principal del estudio de la Universidad Ludwig Maximilian de Múnich, Alemania.

Su principal objetivo eran los hongos, un grupo de microorganismos que se sabe que a menudo están mejor adaptados que las bacterias para almacenar una gran cantidad de carbono en el suelo y mantenerlo allí. La proporción de hongos a bacterias es un indicador importante del almacenamiento de carbono: más hongos significan más carbono en el suelo, mientras que más bacterias generalmente conducen a que el suelo emita más CO2. “En los ecosistemas del alto Ártico, la variedad de hongos es particularmente alta en comparación con la de las plantas, lo que aumenta la probabilidad de que las comunidades de hongos puedan desempeñar un papel clave allí como ingenieros de ecosistemas”, dijo el autor, el profesor William Orsi, de la Universidad Ludwig Maximilian de Múnich, Alemania. Descubrir más sobre los procesos de asimilación de carbono de las poblaciones de hongos y bacterias y los procesos de flujo de carbono en el ecosistema es crucial para hacer predicciones precisas sobre cómo los ecosistemas terrestres en el Ártico responderán al calentamiento futuro.

Y de hecho, los investigadores pudieron demostrar que los hongos, o más precisamente, las levaduras basidiomicetas específicas, juegan un papel decisivo en la estabilización temprana del carbono asimilado. Según el estudio, son los hongos pioneros en los suelos postglaciares jóvenes y hacen una contribución decisiva al enriquecimiento del carbono orgánico. “Encontramos que estos hongos especializados no solo pueden colonizar los duros paisajes árticos antes que cualquier otra vida más compleja, sino que también brindan un punto de apoyo para que el suelo se desarrolle al crear una base de carbono orgánico que otra vida puede usar”, dijo el Dr. Bradley. En los suelos más viejos, las bacterias dominan cada vez más la asimilación de aminoácidos, lo que lleva a una reducción significativa en la formación de biomasa y un aumento de las emisiones de CO2 por la respiración. “Nuestros resultados demuestran que los hongos jugarán un papel crítico en el almacenamiento futuro de carbono en los suelos árticos a medida que los glaciares se reduzcan aún más y más área de la superficie de la Tierra esté cubierta por suelo”, resume el profesor Orsi.