Incorporación de los microbios del suelo en los modelos de cambio climático

Bacillus subtilisWIKIMEDIA COMMONS, KOOKABURRASe estima que el suelo almacena 2500 billones de toneladas métricas de carbono, por lo que es importante comprender las interacciones entre el suelo y la atmósfera. importancia crítica para predecir los impactos del cambio climático. Pero determinar hasta qué punto los microbios fijadores de dióxido de carbono dentro del suelo pueden afectar el medio ambiente, y viceversa, ha resultado ser un desafío. Dos estudios recientes han resaltado las dificultades de comprender cómo los microbios del suelo podrían responder al cambio climático y cuestionan si los modelos climáticos deberían tener en cuenta estos errores.

Lo que está en duda son los tipos de reacciones que se pueden esperar de los microbios del suelo en un clima más cálido y los efectos resultantes en las reservas mundiales de carbono del suelo. Los modelos climáticos existentes no consideran explícitamente la respiración microbiana del suelo, ya que se ha considerado demasiado complicada, pero algunos investigadores argumentan que considerar el microbioma del suelo es de vital importancia. Estos microbios podrían ayudar a…

En un estudio publicado en Nature este mes (3 de septiembre), un equipo dirigido por investigadores de la Universidad de Exeter del Reino Unido examinó las respuestas de microbios en suelos tomados de una variedad de zonas climáticas al cambio de temperatura.

Encontramos que los efectos más fuertes de las respuestas de la comunidad microbiana en términos de aumento de la sensibilidad a la temperatura de la respiración del suelo estaban en suelos que tienen grandes reservas de carbono y son de regiones frías que se están calentando rápidamente, dijo el coautor del estudio Iain Hartley de Exeter a The Scientist en un correo electrónico. Esto aumenta potencialmente la vulnerabilidad de estas importantes reservas de carbono al cambio climático.

Rattan Lal de la Universidad Estatal de Ohio, que estudia el secuestro de carbono en el suelo pero no participó, pero dijo que la investigación calificó el artículo de muy buena ciencia y extremadamente relevante y señaló que el estudio apuntaba a un alto riesgo de retroalimentación, como liberaciones de dióxido de carbono, de suelos árticos y de gran altitud

Dijo el ecologista Daryl Moorhead de la Universidad de Toledo, quien tampoco participó en el trabajo. en un correo electrónico que el estudio mostró claramente diferentes patrones en las respuestas de la comunidad microbiana del suelo a las temperaturas del suelo. Sin embargo, advirtió, los resultados. . . solo puede interpretarse dentro de las limitaciones del estudio [de los autores]: sus muestras de suelo se aislaron de sus ecosistemas, incluidas las plantas que interactúan y los simbiontes de plantas, y hubo poca resolución de la estructura de la comunidad microbiana o las actividades bioquímicas.  

Como más de la mitad de la cantidad total de carbono del suelo se almacena en las regiones árticas y boreales, un aumento en el dióxido de carbono respirado por los microbios podría ser un problema grave. Pero eso es apenas la mitad de la historia.

Según un artículo publicado en Nature Climate Change este mes (7 de septiembre), los microbios crecen y mueren más rápido en condiciones más cálidas. La temperatura afecta la actividad microbiana y esto, a su vez, causará todo tipo de cambios que pueden afectar el crecimiento microbiano a largo plazo. Por ejemplo, más crecimiento, descomposición más rápida de la materia orgánica, más agotamiento del sustrato, significa posiblemente menos crecimiento microbiano en el futuro, explicó el coautor del estudio Paul Dijkstra de la Universidad del Norte de Arizona en un correo electrónico.

Coautor del estudio Steven Allison de la Universidad de California, Irvine, descubrió que si usaba las observaciones de la tasa de crecimiento microbiano y la vida útil encontradas en el experimento en un modelo de futuro carbono del suelo, habría un ligero aumento en el almacenamiento de carbono. Sin embargo, el modelo también mostró que la cantidad de carbono del suelo almacenado o liberado se ve significativamente afectada por la forma en que se comportan los microbios.

Según Mark Bradford, profesor asociado de ecología de ecosistemas terrestres en la Universidad de Yale, quien el pasado November escribió una revisión de Frontiers in Microbiology sobre estos temas, pero no participó en el trabajo, los investigadores aplicaron un enfoque oportuno, particularmente porque los modelos mostraron cuán sensible sería la respuesta general a diferentes suposiciones de respuestas de microbios. en un clima cambiado. Y señaló que el Cuarto Informe de Evaluación del Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático (IPCC) de 2007 concluyó que había una gran incertidumbre sobre la retroalimentación del carbono del suelo. En el último informe [del IPCC], muchas de las simulaciones del modelo omitieron la retroalimentación, escribió Bradford en un correo electrónico, no porque se pensara que no era importante, sino debido a la gran incertidumbre sobre si los suelos perderían o ganarían C [carbono] y, por lo tanto, [reforzaría] el cambio climático o ayudaría a frenarlo.

Al incorporar los resultados de análisis adicionales que observan el comportamiento de los microbios en una variedad de condiciones y usar datos del suelo de experimentos a largo plazo, los investigadores deberían eventualmente obtener resultados más precisos y útiles.

Aún así, no todos creen que sean necesarios modelos más complejos. Peter Smith de la Universidad de Aberdeen, Escocia, cuestionó la necesidad de complejidad adicional en los modelos de suelo; dijo que los cambios en el carbono del suelo eran un simple equilibrio entre la descomposición y el aumento de las entradas de carbono al suelo a partir del aumento de la productividad de las plantas. En un artículo de Biogeosciences de 2012, Smith y sus colegas consideraron el carbono del suelo usando modelos estándar utilizando depósitos simulados de carbono del suelo, calibrados para variables como la textura del suelo, el cultivo y el uso de la tierra, y encontraron que la cantidad neta de carbono en el suelo probablemente cambiaría en muchos lugares cuando el modelo se ejecutara utilizando datos de escenarios climáticos futuros.

Por lo tanto, el debate es sobre hasta qué punto se puede estimar la cantidad de carbono en los suelos futuros sin una comprensión detallada de procesos microbianos. Una sugerencia es que si los modelos estándar no tienen en cuenta la forma en que los microbios pueden cambiar junto con el clima, entonces las predicciones de esos modelos podrían ser discutibles. Por otro lado, se necesitará mucho trabajo para validar las ideas detrás de los modelos microbianos, lo que significará que pasará más de una década antes de que aparezcan en los principales modelos climáticos utilizados en los informes del IPCC.

Estamos mostrando que las viejas formas no parecen funcionar, pero aún no hemos descubierto la nueva forma de hacerlo, dijo Bradford. Necesitamos comprender rápidamente más acerca de las respuestas microbianas al cambio climático si queremos predecir la fuerza de las retroalimentaciones de C [carbono] del suelo al cambio climático.

SB Hagerty et al., Accelerated recambio microbiano pero eficiencia de crecimiento constante con el calentamiento del suelo, Nature Climate Change, doi:10.1038/nclimate2361, 2014.

K. Kahru et al., Sensibilidad a la temperatura de las tasas de respiración del suelo mejoradas por la respuesta de la comunidad microbiana, Nature, 513: 81-4, 2014.

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