Hongos micorrízicos y almacenamiento de carbono del suelo - Mycorrhizal fungi and soil carbon storage

cuerpo frutorio ectomicorrízico- Amanita spp.

El almacenamiento de carbono en el suelo es una función importante de los ecosistemas terrestres. El suelo contiene más carbono que las plantas y la atmósfera combinada. Comprender qué mantiene la reserva de carbono del suelo es importante para comprender la distribución actual del carbono en la Tierra y cómo responderá al cambio ambiental. Si bien se ha investigado mucho sobre cómo las plantas, los descomponedores microbianos de vida librey los minerales del suelo afectan esta reserva de carbono, recientemente ha salido a la luz que los hongos micorrízicos, hongos simbióticos que se asocian con las raíces de casi todas las plantas vivas, pueden jugar un papel importante. papel importante en el mantenimiento de esta piscina también. Se ha estimado que las mediciones de la asignación de carbono de las plantas a los hongos micorrízicos son del 5 al 20% de la absorción total de carbono de las plantas y, en algunos ecosistemas, la biomasa de los hongos micorrízicos puede ser comparable a la biomasa de las raíces finas. Investigaciones recientes han demostrado que los hongos micorrízicos contienen del 50 al 70 por ciento del carbono total almacenado en la hojarasca y el suelo de las islas boscosas de Suecia. Se cree que la rotación de la biomasa micorrízica en la reserva de carbono del suelo es rápida y se ha demostrado que en algunos ecosistemas es la vía dominante por la cual el carbono vivo entra en la reserva de carbono del suelo.

A continuación se describen las principales líneas de evidencia sobre cómo diferentes aspectos de los hongos micorrízicos pueden alterar la descomposición y el almacenamiento del carbono del suelo. Se presentan pruebas para los hongos arbusculares y ectomicorrízicos por separado, ya que son filogenéticamente distintos y, a menudo, funcionan de formas muy diferentes.

Recalcitración de tejidos micorrízicos

Con base en la magnitud de los aportes de hongos micorrízicos al depósito de carbono del suelo, algunos han sugerido que la variación en la recalcitrancia de la biomasa micorrízica puede ser importante para predecir el almacenamiento de carbono del suelo, ya que afectaría la tasa a la que la contribución de los hongos micorrízicos al carbono del suelo se devuelve a la atmósfera. Se ha descubierto que el compuesto glomalina , producido solo por hongos micorrízicos arbusculares, se acumula en algunos suelos y puede ser una fracción sustancial del depósito de carbono del suelo en estos ecosistemas. Sin embargo, un conjunto reciente de experimentos demuestra que la presencia de hongos micorrízicos arbusculares da como resultado pérdidas netas de carbono del suelo, lo que cuestiona el papel de la glomalina producida por los hongos micorrízicos arbusculares que conduce a un mayor almacenamiento de carbono en el suelo. El trabajo proteómico ha revelado que la mayoría de las proteínas aisladas en la extracción de glomalina no son de origen micorrízico y, por lo tanto, es probable que se haya sobrestimado la contribución de esta molécula al almacenamiento de C del suelo.

Utilizando una línea de argumento similar, Langley y Hungate (2003) argumentaron que la abundancia de quitina en los tejidos ectomicorrízicos puede reducir las tasas de descomposición de estos hongos, bajo el supuesto de que la quitina es recalcitrante. Esta posibilidad fue probada y refutada recientemente. Fernández y Koide (2012) muestran que la quitina no se descompone más lentamente que otros compuestos químicos en los tejidos ectomicorrízicos, y que las concentraciones de quitina se correlacionan positivamente con las tasas de descomposición de la biomasa micorrízica, en lugar de negativamente.

Efectos sobre la descomposición fina de las raíces

Los hongos micorrízicos son estructuras ricas en nutrientes en comparación con las raíces que colonizan, y es posible que la colonización micorrízica de las raíces conduzca a mayores tasas de descomposición de las raíces porque los descomponedores tendrían un mayor acceso a los nutrientes. La evidencia es ambigua en este punto, ya que la colonización ectomicorrízica aumenta sustancialmente las tasas de descomposición de raíces finas en comparación con las raíces no colonizadas en algunos ecosistemas, mientras que las raíces de Pinus edulis colonizadas predominantemente por hongos ectomicorrízicos del grupo Ascomycota se descomponen más lentamente que los controles no colonizados.

En un experimento en el que se probó el efecto de la colonización de micorrizas arbusculares sobre la descomposición de las plantas, solo se encontró que el material vegetal aéreo se descompuso más rápido después de 3 meses, mientras que la descomposición de las raíces permaneció sin cambios, a pesar de que los hongos micorrízicos arbusculares se limitan a las raíces.

Efectos sobre la agregación del suelo

La agregación del suelo puede proteger físicamente el carbono orgánico de la descomposición provocada por los microbios del suelo. Una mayor formación de agregados puede resultar en más almacenamiento de carbono en el suelo. Existe mucha evidencia de que los hongos micorrízicos arbusculares aumentan la formación de agregados en el suelo, y que la formación de agregados puede estar mediada por la proteína micorrízica arbuscular glomalina . Por lo tanto, incluso si la glomalina en sí no es excepcionalmente recalcitrante y químicamente resistente a la descomposición (como se describió anteriormente), aún puede contribuir al almacenamiento de carbono del suelo al proteger físicamente otra materia orgánica de la descomposición al promover la agregación del suelo. Existe poca información sobre el papel de los hongos ectomicorrízicos en la estabilidad de los agregados del suelo. Existen relatos anecdóticos de hongos ectomicorrízicos que aumentan la agregación en las bolsas de arena en crecimiento que se usan comúnmente para atrapar estos hongos, pero no hay evidencia actual de que promuevan la formación de agregados o la estabilidad en los suelos de campo.

Estimulación de la descomposición (cebado)

Se ha demostrado que los hongos micorrízicos arbusculares aumentan la descomposición del carbono del suelo en parches ricos en nutrientes. Dado que se cree que los hongos micorrízicos arbusculares carecen de la capacidad de producir las enzimas para catalizar esta descomposición, generalmente se piensa que estimulan las comunidades de descomposición de vida libre para aumentar la actividad exudando sustratos de energía lábiles, un proceso denominado cebado. Experimentos de laboratorio recientes han demostrado que la presencia de hongos micorrízicos arbusculares aumenta las pérdidas de carbono del suelo en comparación con los suelos donde se excluyen los hongos micorrízicos arbusculares, y que la diferencia es mayor bajo CO2 elevado cuando la abundancia de hongos micorrízicos arbusculares es mayor. La evidencia de cebado ectomicorrízico no es hasta ahora concluyente. La evidencia de campo sugiere que los hongos ectomicorrízicos pueden estar aumentando la tasa de degradación del carbono del suelo; sin embargo, las pruebas de laboratorio muestran que la exudación de las raíces finas disminuye con el aumento de la colonización ectomicorrízica, lo que sugiere que la abundancia de hongos ectomicorrízicos debería reducir los efectos de cebado. Brzostek y col. (2012) informan una variación en la forma de nitrógeno producido en la rizosfera de los árboles que varían en el tipo de micorrizas, sin embargo, los efectos de la preparación de las raíces y las micorrizas no pudieron separarse.

Inhibición de la descomposición

El primer informe de inhibición de la descomposición micorrízica fue en 1971 y provino de plantaciones ectomicorrízicas de Pinus radiata en Nueva Zelanda. Los autores muestran que la exclusión de raíces y hongos micorrízicos resultó en una pérdida neta de carbono, y que el resultado no podría explicarse por los efectos de alteración del suelo. El mecanismo presentado es que los hongos ectomicorrízicos pueden competir con los descomponedores de vida libre por los nutrientes y, por lo tanto, limitar la tasa de descomposición total. Desde entonces, ha habido varios otros informes de hongos ectomicorrízicos que reducen la actividad y las tasas de descomposición de los descomponedores de vida libre y, por lo tanto, aumentan el almacenamiento de carbono del suelo. Un modelo de ecosistema teórico demostró recientemente que un mayor acceso al nitrógeno orgánico por parte de los hongos micorrízicos debería ralentizar la descomposición del carbono del suelo por los descomponedores de vida libre al inducir la limitación de nutrientes. Koide y Wu (2003) argumentaron firmemente que el efecto de los hongos ectomicorrízicos en la reducción de la descomposición puede tener más que ver con la competencia por el agua del suelo que con los nutrientes del suelo.

Es posible que los hongos micorrízicos arbusculares estén superando a los descomponedores de vida libre en agua o nutrientes en algunos sistemas también; sin embargo, hasta la fecha no hay demostración de esto, y parece que los hongos micorrízicos arbusculares pueden aumentar con más frecuencia, en lugar de disminuir, las tasas de descomposición por los descomponedores microbianos de vida libre.

Otras lecturas

Se pueden encontrar más lecturas sobre el papel de los hongos arbusculares y ectomicorrízicos en el almacenamiento y la descomposición del carbono del suelo en Zhu y Miller 2003, Ekblad et al. 2013, respectivamente, y el artículo de 2019 "Los controles climáticos de la descomposición impulsan la biogeografía global de las simbiosis bosque-árbol".

Ver también

Referencias

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