Biodiversidad de los suelos

Los suelos constituyen el segundo océano de la Tierra, el segundo gran manto fluido que cobija la vida (sólo las rocas desnudas serían las islas). Un océano oscuro, denso y plástico, que sustenta de largo la mayor biodiversidad del planeta. Los suelos tienen, como los mares, gran capacidad para amortiguar las variaciones de temperatura, debido a que atrapan el agua y el aire, dos colchones térmicos excelentes. Igual que en el mar hay capas de agua con distintas propiedades, en el suelo hay otras, que se llaman horizontes, con variadas composiciones y durezas, y hay seres vivos “planctónicos”, “pelágicos” y “abisales” del suelo.

La magnitud de la biodiversidad de los suelos es astronómica, inabarcable, muy superior a todo lo que habíamos imaginado. Estimaciones de hace unos 20 años daban unas 4.000-5.000 especies de procariotas (bacterias y arqueobacterias) por gramo de suelo, tantas como las que se citan en el más completo tratado de taxonomía bacteriana. Claro que definir una especie bacteriana es muy difícil debido a la proliferación de subespecies y variedades y al incesante flujo genético que se produce entre ellas. Sondeos más recientes hablan de decenas de miles de especies por gramo de suelo. Ahora hay que considerar que los suelos ocupan la mayoría de las tierras emergidas, que muchos se extienden varios metros hacia abajo, que la lista de especies cambia casi en su totalidad entre dos suelos situados a unas decenas de kilómetros de distancia, y dentro de cada suelo, en función de variables como profundidad, aireación, humedad, temperatura, etc. En cada suelo hay microambientes específicos, como la rizosfera, el conjunto de las raíces de las plantas, que forman los “bosques” del suelo, donde proliferan incontables organismos. Hay que considerar también que existen multitud de tipos de suelos repartidos por todo el mundo, con características físicas, químicas y estructurales diferentes, dependiendo de la roca madre, el clima o la antigüedad. Así empezaremos a hacernos una idea de cuál es la verdadera diversidad biológica del mundo.

La distribución de especies del suelo es también muy peculiar. Hay algunas especies comunes y con un rango amplio en su distribución geográfica, junto a muchas especies raras, con un porcentaje del total de individuos muy reducido. Se especula con que estas especies pueden constituir un reservorio de emergencia por si las características del medio cambian drásticamente. Se cree también que muchas de ellas son antiguas, organismos primitivos superados en la competencia por procariotas modernos más eficaces en el uso de los recursos, pero cuya naturaleza austera puede permitirles superar periodos de adversidad. La inmensa mayoría de los microorganismos del suelo no se pueden cultivar en laboratorio y no se conoce con exactitud su metabolismo (para determinar la diversidad se trocea el ADN de toda la muestra de suelo y se secuencian unos fragmentos cortos específicos, que se comparan con las bibliotecas genéticas de los organismos conocidos). Hay quien piensa que entre esa ingente variedad de microbios pueden encontrarse hipotéticos miembros de otros linajes de la vida, escindidos del tronco principal del árbol evolutivo antes de que surgiera el antecesor común de todos los seres vivos de la actualidad. Esos seres probablemente exhiban una bioquímica muy diferente y ya se ha emprendido la búsqueda de sus señales distintivas, como el uso de un código genético diferente o la preferencia por el arsénico, más común en la Tierra primitiva, en lugar del fósforo de los seres vivos actuales, para desempeñar las mismas funciones celulares (ambos elementos poseen propiedades químicas muy parecidas). Incluso podrían coexistir con nosotros microorganismos extraterrestres, procedentes de otros cuerpos del Sistema Solar.

Existe una inconmensurable diversidad de suelos. Los suelos rojos tropicales, endurecidos y pobres en nutrientes debido al lavado inmisericorde de los aguaceros torrenciales; los ácidos podsoles de las taigas y otros bosques de coníferas; los negros chernozems de las estepas ucranianas, los suelos más fértiles del mundo, con profundas capas de humus creadas en un clima continental (las lluvias primaverales provocan el crecimiento abundante de la hierba, y la materia orgánica no tiene tiempo de descomponerse totalmente durante el seco verano y el frío invierno); las austeras terras rossas mediterráneas, ricas en las arcillas que quedan tras la disolución de las calizas, de un color rojo herrumbre por la oxidación del hierro; los suelos de gley, grises, formados en zonas pantanosas; las turberas, con una gran acumulación de materia orgánica debido a su lenta descomposición por la falta de oxígeno y el frío..... Prácticamente no existen dos suelos idénticos. En la formación de un suelo intervienen multitud de factores: naturaleza de la roca madre, humedad, estacionalidad de las precipitaciones, temperatura, vegetación, microorganismos presentes en el suelo, acción del hombre... El suelo es un gigantesco ente vivo, que evoluciona y que necesita para formarse y persistir de la acción de los organismos. Hay mucha diferencia entre un montón de tierra y un suelo. El segundo es un medio altamente estructurado, con un espesor mínimo, una cierta cantidad de materia orgánica, una diferenciación en capas u horizontes, unas partículas estabilizadas por diversos tipos de uniones y una compleja red de interacciones ecológicas.

Un suelo puede formarse muy rápidamente (en menos de cien años), en climas húmedos y sobre cenizas volcánicas, muy ricas en diversos minerales, o sobre los depósitos aluviales de un río. La mayoría de los suelos tienen entre miles y decenas de miles de años. Algunos pueden formarse a un ritmo desesperadamente lento: tal es el caso de los que proceden de calizas duras en climas fríos (sólo crecen un centímetro cada 5.000 años). Claro que los suelos han tenido mucho tiempo para formarse. Los primitivos protosuelos constaban sólo de películas bacterianas y algales, cuyos procesos bioquímicos empezaron a alterar la roca madre. Durante muchos cientos de millones de años los organismos dominantes en los continentes fueron los líquenes, asociaciones entre algas y hongos, que pueden vivir en los lugares más inhóspitos, ya que los hongos son eficaces captando humedad y nutrientes y protegiendo a las algas y éstas los proveen de alimento orgánico producido en su fotosíntesis. Crecen muy lentamente, a veces menos de un mm por año, pero poco a poco van disgregando las rocas en sus componentes minerales. En una etapa posterior, hace unos 700 millones de años colonizaron el suelo los primeros musgos, y luego las primeras plantas vasculares. La dinámica del suelo está basada en gran parte en otras dos simbiosis. Las micorrizas son asociaciones entre las raíces de las plantas y hongos. El hongo aporta de nuevo la gran capacidad de captar agua y minerales de sus mucílagos y la planta le compensa con sustancias nutritivas. Otra simbiosis muy importante es la que se realiza entre las raíces de plantas de ciertas familias (notoriamente las leguminosas) con bacterias que son capaces de transformar el nitrógeno de la atmósfera en otras sustancias aprovechables por las plantas. Eric Triplett, un microbiólogo de la Universidad de Florida, piensa que se podrían insertar los genes que participan en la fijación de nitrógeno (genes nif) de las bacterias en otras plantas de mayor interés agrícola, como los cereales. Así se evitaría tener que usar los caros y antiecológicos abonos químicos nitrogenados.

Los suelos albergan los mayores organismos del planeta: las redes de filamentos blanquecinos de un mismo individuo del hongo Armillariella bulbosa, una especie americana, pueden ocupar más de 15 hectáreas, pesar más de 100 toneladas y tener más de 2.000 años de antigüedad. Muchos hongos se alimentan de materia muerta, pero otros son parásitos de plantas y animales e incluso hay algunos carnívoros, que estrangulan gusanos con un lazo o segregan sustancias pegajosas para que queden adheridos. En los suelos de los bosques podemos encontrar a los mixomicetos, organismos compuestos por múltiples células que se congregan en respuesta a estímulos químicos y que avanzan convertidos en una masa amorfa, reptante y gelatinosa, que engulle todo tipo de cosas, como criaturas de ciencia-ficción. El Instituto de Biología y Fertilidad de los Suelos Tropicales (TSBF) busca desde 2.002 organismos indicadores de la fertilidad o pobreza de los suelos y también organismos útiles para los humanos. Por ejemplo, en México han encontrado que el hongo Acaulospora es muy efectivo para formar simbiosis con las raíces de plantas con bulbos. Isabelle Barrois, una investigadora del Instituto de Ecología de Xalapa, afirma en Nature que este hongo podría ayudar también a reemplazar los abonos nitrogenados. El potencial de estos organismos es enorme: los hongos y los protozoos del suelo son aún más difíciles de cultivar que las bacterias, por lo que conocemos un porcentaje aún menor de su diversidad.

El metabolismo de los procariotas es inconcebiblemente variado: hay organismos que necesitan el oxígeno y otros para los que es un veneno; seres heterótrofos, que se alimentan de materia orgánica previamente fabricada, y autótrofos, que pueden obtener por sí mismos la energía para vivir, tanto de la luz solar como de muchas clases de sustancias minerales. Otros extraen el carbono de sustancias orgánicas y usan la luz para obtener energía. Los procariotas que usan la luz solar pueden utilizar como donante de electrones el agua, como las plantas, el hidrógeno o el sulfuro de hidrógeno, H2S (éstos no producen oxígeno como subproducto, sino azufre). El sulfuro de hidrógeno puede proceder de otras bacterias que respiran sulfatos. Hay otras bacterias que oxidan el azufre a sulfato, cerrando el ciclo. Otros procariotas oxidan el hierro, el hidrógeno o el nitrógeno, obteniendo energía de ello. Los procariotas tienen una importancia fundamental en los ciclos globales de nutrientes. Hay bacterias que fijan el nitrógeno atmosférico a amoniaco y nitratos, y otras parten de los nitratos hasta producir nitrógeno molecular, que escapa a la atmósfera; algunas bacterias producen metano como producto de desecho y otras lo aprovechan; etc. Los procariotas que se alimentan de materia orgánica pueden comer prácticamente de todo: lignina y celulosa de la madera, quitina de los caparazones de los artrópodos y de las paredes de los hongos, queratina de pelos y uñas, alcoholes, muchos plásticos y todo tipo de hidrocarburos del petróleo, compuestos organoclorados y organofosfatados, herbicidas, insecticidas, detergentes, etc. En este sentido son notables las bacterias del género Pseudomonas, algunas de cuyas especies pueden alimentarse de más de 100 sustancias diferentes. Ciertas bacterias tienen también la capacidad de neutralizar la toxicidad de metales pesados, lo que las hace muy útiles en proyectos de biorremediación de zonas contaminadas.

En comparación con los microorganismos, los animales presentan una diversidad muy escasa, pero aún así se estima en decenas de millones el número de especies de nematodos, gusanos ubicuos que desempeñan todo tipo de papeles ecológicos; tardígrados, rechonchos animalillos ultrarresistentes (por ejemplo, aguantan decenas de años de desecación); colémbolos, seres saltarines y diminutos emparentados con los insectos; hormigas y termitas, los más importantes en términos de biomasa; babosas y caracoles, larvas de insectos, ácaros, cochinillas de la humedad, milpiés y lombrices, las más importantes artífices del suelo, gran parte del cual está formado por sus excrementos. Las lombrices realizan la mayor parte del intercambio vertical de sustancias en el suelo, como demostró un paciente anciano que podría haber pasado a la historia de la biología solamente por ese estudio: Charles Darwin.

Suelos y cambio climático

Los suelos juegan un papel mucho más importante del que se había supuesto en el calentamiento global. En los últimos años se ha descubierto que constituyen un sumidero de carbono mucho mayor del que se creía. En el suelo hay mucha materia orgánica sin descomponer y abunda incluso a niveles profundos. El aumento de las temperaturas y la erosión hacen que se acelere la oxidación de los compuestos carbonados, dando lugar a CO2 que escapa a la atmósfera incrementando el efecto invernadero. Además, en el Ártico y zonas adyacentes, la cantidad de carbono almacenada en los suelos es el doble de lo que se había estimado previamente. La descongelación de estos suelos puede hacer que acabe en la atmósfera y los océanos gran parte de ese carbono.


Nota: artículo publicado en el número 350 de "Muy interesante".