El suelo: un almacén de carbono controlado por la biodiversidad de microorganismos

Es rara la semana en la que no aparecen noticias sobre el impacto del cambio climático o la contaminación en la diversidad de especies. Hace algunos días, diversos medios se hacían eco de una extinción masiva de anfibios a nivel global y también somos cada vez más conscientes del impacto del calentamiento global en grandes vertebrados en zonas polares. Es evidente que los animales capturan de forma notable la atención de cualquier telespectador y son, desde el punto de vista ecológico, eslabones clave en las cadenas tróficas del planeta. Sin embargo, el cambio global, incluyendo diversas actividades humanas (agricultura, contaminación etc.) afectan, para bien o para mal, también a aquellos organismos vivos que no somos capaces de ver con nuestros propios ojos y que sólo son detectables al microscopio: los microorganismos. Estos seres vivos llevan a cabo funciones críticas para el mantenimiento de la vida en el planeta y me gustaría llamar su atención sobre sus funciones en el suelo.

La biodiversidad de microorganismos en el suelo es excelsa. De hecho, es tan amplia que sólo ahora comenzamos a entenderla, merced a las técnicas moleculares que han aparecido en la última década. Un gramo de suelo puede contener más de 10.000 especies, y este valor aumenta cada año conforme mejora la resolución de las plataformas de secuenciación genética.

No es un mero interés ecológico el que nos invita a estudiar esta amplia diversidad de microorganismos. Los microbios en el suelo llevan a cabo funciones críticas y sin ellos el planeta no podría subsistir. Por ejemplo, los microorganismos del suelo son responsables de mantener en gran parte la fertilidad edáfica gracias a sus reacciones biogeoquímicas mediadas por sistemas enzimáticos y, por tanto, son en gran parte responsables de que nuestros cultivos mantengan la producción agronómica necesaria para sustentar la seguridad alimentaria de toda la sociedad. Más aun, algunos microorganismos son capaces de degradar compuestos tóxicos (p.ej. pesticidas o hidrocarburos) y, por tanto, están involucrados en procesos de biorremediación. En definitiva, los microorganismos del suelo son nuestros aliados para mantener la salud de nuestros campos y ecosistemas y, a la vez, la acción, prácticamente invisible de los microorganismos del suelo, supone billones de euros para toda la sociedad.

La vida microbiana en el suelo es compleja y está regulada por multitud de factores (fertilizantes, cambios de uso del suelo, riego, contaminaciones, cambio climático, etc.). Como todos los seres vivos, los microorganismos del suelo necesitan “nutrirse” y lo hacen principalmente a partir de la materia orgánica del suelo. De hecho, uno de los procesos microbianos más complejos y de vital importancia para la “sostenibilidad” de nuestro planeta es el metabolismo de la materia orgánica del suelo y su descomposición hasta CO2, un gas de efecto invernadero. La respiración microbiana representa el mayor flujo de CO2 a la atmósfera en ecosistemas terrestres. Por tanto, es evidente que los microorganismos, mediante su contribución al balance de carbono entre el suelo y la atmósfera, están estrechamente implicados en la regulación del cambio climático.

La materia orgánica es un conjunto de metabolitos orgánicos que se han ido formando en el suelo con el paso de los años y siglos. Básicamente, se podría definir como “un agujero negro” de compuestos orgánicos de muy variada composición y en diferentes estados, incluyendo restos vegetales, restos celulares, etc. Una parte de esta materia orgánica es lábil, fácilmente biodisponible para los microorganismos y las plantas; pero otra parte es sumamente estable y recalcitrante (conocida de forma tradicional como “humus”). En general, la materia orgánica es fundamental para producción agraria y vegetal porque favorece la retención de agua (aspecto fundamental en nuestro clima) y mejora la estructura física del suelo, permitiendo una mayor productividad. Sin embargo, esta materia orgánica es limitante en ambientes semiáridos, como por ejemplo en el sureste español debido en gran parte a las escasas precipitaciones y elevadas temperaturas.

En el CEBAS-CSIC estamos estudiando la relación entre la biodiversidad microbiana y los procesos relacionados con la degradación de la materia orgánica del suelo. Determinadas acciones (i.e. derivadas del cambio global, usos del suelo, etc.) pueden afectar a la dinámica microbiana, haciendo que algunos microorganismos se vean forzados a degradar formas estables de dicha materia orgánica que antes no descomponían y, por tanto, alterar este almacén de carbono orgánico y, potencialmente, el flujo de CO2 a la atmósfera. Estos estudios no sólo pretenden aumentar nuestro conocimiento ecológico, sino también sentar las bases de un conocimiento más aplicado que nos permitirá dirigir el algún momento el metabolismo microbiano hacia procesos de fijación o de liberación del carbono en nuestros suelos, y así hacerlos funcionar como un sumidero o como una fuente de carbono según sea necesario. En este sentido, y desde un punto de vista de la fertilidad del suelo y del cambio climático, llegar a “controlar” todos estos procesos sería, sin duda alguna, una revolución verde. Además, esta línea de investigación tiene un marcado interés industrial y biotecnológico porque podrá permitir un mayor control de la dinámica de fertilizantes en el suelo.

Felipe Bastida, Científico Titular en el Centro de Edafología y Biología Aplicada del Segura, perteneciente al Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CEBAS-CSIC)