¿Cómo será el mundo en el futuro? Los científicos tratan continuamente de modelar cómo las plantas, los ecosistemas y la biodiversidad pueden verse afectados por diferentes cambios globales para que los encargados de formular políticas y los conservacionistas puedan ser proactivos. Estas "predicciones de bola de cristal" generalmente se basan en experimentos que miden cómo crecen las plantas bajo diferentes temperaturas, agua y contenido de nutrientes del suelo. Las cosas se complican un poco más cuando se trata de entender qué les sucede a los microbios del suelo, así como a las plantas y cualquier retroalimentación entre estos dos.

Dra. Gaowen Yang y tres compañeros de Freie Universität Berlin y Instituto de Investigación Avanzada de Biodiversidad de Berlín‐Brandenburgo (BBIB) investigó el crecimiento de cuatro especies de gramíneas, hierbas y leguminosas, respectivamente, en mezclas de suelos con baja, moderada y alta biodiversidad expuestas a tres perturbaciones del cambio global (p. ej., calentamiento, sequía y deposición de nitrógeno). Los investigadores descubrió que el estrés era más pronunciado cuando las plantas se cultivaban en mezclas de suelo con diversidad microbiana reducida. Las perturbaciones por la sequía y la deposición de nitrógeno (N) redujeron la diversidad de las plantas, pero las plantas pudieron recuperarse con una biodiversidad del suelo moderada y alta. A antiguo estudio ha demostrado que la pérdida de especies microbianas raras del suelo que inducen resistencia sistémica también cambia las interacciones planta-plaga. El Dr. Yang ha explorado previamente cómo los procesos y la diversidad del suelo se ven afectados por un número creciente de cambios ambientales (por ejemplo, dos contra diez) y discutimos cómo la biota del suelo puede afectar la estabilidad del ecosistema.

En la pantalla estudio actual, Yang y sus colegas recolectaron alrededor de 46 kg de suelo de Brandeburgo y prepararon mezclas de suelo para representar una diversidad microbiana del suelo baja, moderada y alta utilizando el enfoque de dilución hasta la extinción (p. ej., diferentes proporciones de suelo fresco y suelo esterilizado). Estas mezclas de suelo se incubaron durante dos meses antes de cualquier experimento para que los microbios pudieran acumularse. Yang y sus colegas establecieron un experimento de microcosmos en el que cada maceta contenía dos plántulas de cuatro especies de gramíneas, hierbas y leguminosas, respectivamente, 24 en total. La plántula creció en las tres mezclas de suelo diferentes durante dos meses y medio y se cosechó tres veces.

La primera cosecha ocurrió después de 2.5 meses después de la fase de establecimiento en las diferentes mezclas de suelo. Los científicos midieron la biomasa aérea de cada especie. Posteriormente, las macetas se expusieron a tres efectos de cambio global (por ejemplo, sequía, calentamiento, aumento de la deposición de N) y las plantas se cosecharon después de dos meses. Luego, los investigadores permitieron que las plantas se recuperaran durante dos meses y las cosecharon por tercera vez. Se extrajo el ADN microbiano del suelo para medir los cambios en la comunidad bacteriana y fúngica durante las fases de perturbación y recuperación.

Todos los estreses fueron más pronunciados cuando las plantas se cultivaron en mezclas de suelo con diversidad microbiana reducida. Por ejemplo, la sequía redujo la biomasa de leguminosas en un 89% en una mezcla de alta biodiversidad del suelo, pero la reducción fue del 95% en la baja biodiversidad del suelo. El calentamiento disminuyó la biomasa de leguminosas en un 31% en la alta biodiversidad del suelo pero en un 80% en la baja biodiversidad del suelo. Los efectos fueron ligeramente diferentes para hierbas y pastos.

“La disminución en la persistencia de las leguminosas por la pérdida de biodiversidad del suelo podría atribuirse en parte a la

ausencia de mutualistas del suelo, por ejemplo, hongos AM [micorrizas arbusculares]”, escribieron Yang y sus colegas.

"Después de las perturbaciones del cambio global, en el presente estudio se observó una recuperación completa de la diversidad bacteriana del suelo, lo que indica que las bacterias del suelo son altamente resistentes a las perturbaciones del cambio global, lo que respalda el trabajo anterior".

La biomasa de las leguminosas se recuperó por completo después de las perturbaciones en la biodiversidad del suelo alta y moderada, pero no en la biodiversidad del suelo baja. Las perturbaciones por la sequía y la deposición de N redujeron la diversidad de plantas.

“Nuestro estudio muestra que la pérdida de biodiversidad podría resultar en una retroalimentación negativa, que puede disminuir aún más la diversidad de plantas al disminuir las leguminosas”.

Este estudio destacó la importancia de la diversidad microbiana del suelo para predecir las respuestas de las plantas a tres perturbaciones principales del cambio global.