La ecología del suelo es el estudio de las interacciones entre los organismos del suelo y entre los aspectos bióticos y abióticos del entorno del suelo . [1] Se ocupa particularmente del ciclo de nutrientes , la formación y estabilización de la estructura de los poros , la propagación y vitalidad de los patógenos y la biodiversidad de esta rica comunidad biológica .
El suelo está formado por una multitud de entidades físicas , químicas y biológicas , y entre ellas se producen numerosas interacciones. El suelo es una mezcla variable de minerales degradados y erosionados y materia orgánica en descomposición. Junto con las cantidades adecuadas de aire y agua, proporciona, en parte, sustento para las plantas, así como soporte mecánico.
La diversidad y abundancia de la vida en el suelo supera a la de cualquier otro ecosistema . El establecimiento, la competitividad y el crecimiento de las plantas están regidos en gran medida por la ecología subterránea, por lo que comprender este sistema es un componente esencial de las ciencias vegetales y la ecología terrestre.
La fauna del suelo es crucial para la formación del suelo , la descomposición de la hojarasca, el ciclo de nutrientes , la regulación biótica y para promover el crecimiento de las plantas . Sin embargo, los organismos del suelo siguen estando subrepresentados en los estudios sobre los procesos del suelo y en los ejercicios de modelado existentes. Esto es una consecuencia de suponer que gran parte de la diversidad subterránea es ecológicamente redundante y que las redes alimentarias del suelo exhiben un mayor grado de omnívorosidad . Sin embargo, se está acumulando evidencia sobre la fuerte influencia de los filtros abióticos , como la temperatura, la humedad y el pH del suelo , así como las características del hábitat del suelo en el control de sus patrones espaciales y temporales. [2]
Los suelos son sistemas complejos y su complejidad reside en su naturaleza heterogénea: una mezcla de aire, agua, minerales, compuestos orgánicos y organismos vivos. La variación espacial, tanto horizontal como vertical, de todos estos constituyentes está relacionada con los agentes formadores del suelo que varían de escalas micro a macro. [3] En consecuencia, la distribución irregular horizontal de las propiedades del suelo (temperatura del suelo, humedad, pH, disponibilidad de hojarasca/nutrientes, etc.) también impulsa la irregularidad de los organismos del suelo en todo el paisaje, [4] y ha sido uno de los principales argumentos para explicar la gran diversidad observada en las comunidades del suelo. [5] Debido a que los suelos también muestran una estratificación vertical de sus constituyentes elementales a lo largo del perfil del suelo como resultado del microclima , la textura del suelo y la cantidad y calidad de los recursos que difieren entre los horizontes del suelo, las comunidades del suelo también cambian en abundancia y estructura con la profundidad del suelo. [6] [2]
La mayoría de estos organismos son aeróbicos , por lo que la cantidad de espacio poroso , la distribución del tamaño de los poros, el área de superficie y los niveles de oxígeno son cruciales para sus ciclos de vida y actividades. Las criaturas más pequeñas (microbios) utilizan los microporos llenos de aire para crecer, mientras que otros animales más grandes requieren espacios más grandes, macroporos o la película de agua que rodea las partículas del suelo para moverse en busca de alimento. Por lo tanto, las propiedades texturales del suelo junto con la profundidad del nivel freático también son factores importantes que regulan su diversidad, tamaños de población y su estratificación vertical. En última instancia, la estructura de las comunidades del suelo depende en gran medida no solo de los factores formadores naturales del suelo, sino también de las actividades humanas (agricultura, silvicultura, urbanización) y determina la forma de los paisajes en términos de suelos saludables o contaminados, prístinos o degradados. [2]
Dado que todos estos factores que impulsan los cambios en la biodiversidad también operan sobre la superficie, se espera que exista cierta concordancia entre los mecanismos que regulan los patrones espaciales y la estructura de las comunidades tanto sobre la superficie como bajo la tierra. En apoyo de esto, un estudio de campo a pequeña escala reveló que las relaciones entre la heterogeneidad ambiental y la riqueza de especies podrían ser una propiedad general de las comunidades ecológicas. [5] En contraste, el examen molecular de 17.516 secuencias de genes ambientales del ARNr 18S que representan 20 filos de animales del suelo que cubren una variedad de biomas y latitudes alrededor del mundo indicó lo contrario, y la principal conclusión de este estudio fue que la diversidad animal subterránea puede estar inversamente relacionada con la biodiversidad sobre la superficie. [7] [2]
La falta de gradientes latitudinales distintivos en la biodiversidad del suelo contrasta con los patrones globales claros observados para las plantas sobre el suelo y ha llevado a suponer que, de hecho, están controladas por diferentes factores. [8] Por ejemplo, en 2007, Lozupone y Knight descubrieron que la salinidad era el principal determinante ambiental de la composición de la diversidad bacteriana en todo el mundo, en lugar de los extremos de temperatura, pH u otros factores físicos y químicos. [9] En otro estudio a escala global de 2014, Tedersoo et al . concluyeron que la riqueza de hongos no está relacionada causalmente con la diversidad de plantas y se explica mejor por factores climáticos, seguidos de patrones edáficos y espaciales. [10] Los patrones globales de la distribución de organismos macroscópicos están mucho más mal documentados. Sin embargo, la poca evidencia disponible parece indicar que, a gran escala, los metazoos del suelo responden a gradientes altitudinales, latitudinales o de área de la misma manera que los descritos para los organismos sobre el suelo. [11] Por el contrario, a escalas locales, la alta diversidad de microhábitats que se encuentran comúnmente en los suelos proporciona la división de nichos necesaria para crear “puntos calientes” de diversidad en apenas un gramo de suelo. [8] [2]
No sólo los patrones espaciales de la biodiversidad del suelo son difíciles de explicar, sino también sus vínculos potenciales con muchos procesos del suelo y el funcionamiento general del ecosistema sigue siendo objeto de debate. Por ejemplo, mientras que algunos estudios han encontrado que las reducciones en la abundancia y presencia de organismos del suelo resultan en la disminución de múltiples funciones del ecosistema, [12] otros concluyeron que la diversidad de plantas sobre el suelo por sí sola es un mejor predictor de la multifuncionalidad del ecosistema que la biodiversidad del suelo. [13] Los organismos del suelo exhiben una amplia gama de preferencias de alimentación, ciclos de vida y estrategias de supervivencia e interactúan dentro de redes alimentarias complejas. [14] En consecuencia, la riqueza de especies per se tiene muy poca influencia en los procesos del suelo y la disimilitud funcional puede tener impactos más fuertes en el funcionamiento del ecosistema. [15] Por lo tanto, además de las dificultades para vincular las diversidades sobre y debajo del suelo a diferentes escalas espaciales, obtener una mejor comprensión de los efectos bióticos en los procesos del ecosistema podría requerir la incorporación de un gran número de componentes junto con varios niveles multitróficos [16] así como las interacciones no tróficas mucho menos consideradas, como la foresia y el consumo pasivo. [17] ) Además, si los sistemas del suelo están realmente autoorganizados y los organismos del suelo concentran sus actividades dentro de un conjunto seleccionado de escalas discretas con alguna forma de coordinación general, [18] no hay necesidad de buscar factores externos que controlen los conjuntos de constituyentes del suelo. En cambio, tal vez sólo necesitemos reconocer lo inesperado y que los vínculos entre la diversidad superficial y subterránea y los procesos del suelo son difíciles de predecir. [2]
Están surgiendo avances recientes a partir del estudio de las respuestas a nivel de suborganismos utilizando ADN ambiental [19] y varios enfoques ómicos , como la metagenómica , la metatranscriptómica , la proteómica y la proteogenómica , están avanzando rápidamente, al menos para el mundo microbiano. [20] Recientemente se ha propuesto la metafenómica como una mejor manera de abarcar las limitaciones ómicas y ambientales. [21] [2]
La red alimentaria del suelo está formada por una increíble diversidad de organismos . Su tamaño varía desde las bacterias unicelulares más pequeñas , las algas , los hongos y los protozoos , hasta los nematodos y microartrópodos más complejos , pasando por las lombrices de tierra , los insectos , los pequeños vertebrados y las plantas . A medida que estos organismos comen, crecen y se desplazan por el suelo, hacen posible que haya agua limpia, aire limpio, plantas sanas y un flujo de agua moderado.
Hay muchas formas en las que la red alimentaria del suelo es una parte integral de los procesos del paisaje. Los organismos del suelo descomponen compuestos orgánicos, incluidos el estiércol , los residuos vegetales y los pesticidas , evitando que entren en el agua y se conviertan en contaminantes. Secuestran nitrógeno y otros nutrientes que de otro modo podrían entrar en las aguas subterráneas y fijan el nitrógeno de la atmósfera, poniéndolo a disposición de las plantas. Muchos organismos mejoran la agregación y la porosidad del suelo , aumentando así la infiltración y reduciendo la escorrentía superficial . Los organismos del suelo se alimentan de plagas de los cultivos y son alimento para los animales que viven sobre el suelo.
Los intereses de investigación abarcan muchos aspectos de la ecología y la microbiología del suelo . Fundamentalmente, los investigadores están interesados en comprender la interacción entre los microorganismos , la fauna y las plantas, los procesos biogeoquímicos que llevan a cabo y el entorno físico en el que tienen lugar sus actividades, y aplicar este conocimiento para abordar problemas ambientales.
Algunos ejemplos de proyectos de investigación son examinar la biogeoquímica y la ecología microbiana de los suelos de los campos de drenaje séptico utilizados para tratar las aguas residuales domésticas , el papel de las lombrices de tierra anécicas en el control del movimiento del ciclo del agua y del nitrógeno en los suelos agrícolas , y la evaluación de la calidad del suelo en la producción de césped. [22]
A partir de 2006, [update]es de particular interés comprender los papeles y funciones de los hongos micorrízicos arbusculares en los ecosistemas naturales. El efecto de las condiciones antrópicas del suelo sobre los hongos micorrízicos arbusculares y la producción de glomalina por parte de estos hongos son de particular interés debido a sus funciones en el secuestro del dióxido de carbono atmosférico .
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