La naturaleza está plagada de relaciones simbióticas, algunos de los cuales tienen lugar fuera de la vista, como el rico intercambio subterráneo de nutrientes que se produce entre los árboles y los hongos del suelo.

Pero lo que sucede en la oscuridad puede tener profundas implicaciones en la superficie, también:Un nuevo estudio importante revela que los hongos del suelo podrían desempeñar un papel importante en la capacidad de los bosques para adaptarse al cambio ambiental.

Kai Zhu, profesor asistente de estudios ambientales en UC Santa Cruz, adoptó un enfoque único de "macrodatos" para investigar el papel de los hongos simbióticos en la migración de los árboles en los bosques del este de Estados Unidos.

"Nuestro clima está cambiando rápidamente, y nuestros bosques están respondiendo, pero en cámara muy lenta, apenas se detecta, "dijo Zhu, que quería identificar los factores que contribuyen al ritmo de esa respuesta.

En los bosques el crecimiento de los árboles depende en gran medida de los nutrientes disponibles en el suelo, mientras que la transferencia de carbono a través de las raíces al suelo regula los procesos del ecosistema. Los hongos micorrízicos ("MY-koe-RY-zull") crecen en las raíces de la mayoría de las plantas e impulsan el intercambio de nutrientes y carbono entre las plantas y el suelo:absorben los recursos de carbono de sus huéspedes y proporcionan los nutrientes del suelo que las plantas necesitan. Los dos hongos más comunes asociados con los árboles forestales son el ectomicorrízico (ECM), que crecen en coníferas, incluidos los pinos, robles y hayas, y arbuscular (AM), que crecen en la mayoría de las no coníferas, como los arces.

Zhu utilizó datos del programa de Análisis e Inventario Forestal del Departamento de Agricultura de EE. UU. Para examinar cómo los niveles de carbono y nitrógeno del suelo difieren entre los rodales de bosque que se caracterizan por árboles "dominantes AM" y árboles "dominantes ECM". Correlacionó la distribución de los árboles con los hongos y el contenido del suelo, luego analizó la distribución de árboles por tipo de hongo. En el hallazgo más significativo, Zhu pudo identificar distintas "firmas" de nitrógeno del suelo que impactan los suelos y los ecosistemas de manera que pueden determinar la resistencia de los bosques al clima cambiante.

Específicamente, Las proporciones de carbono a nitrógeno del suelo aumentan con un mayor dominio de ECM, incluso después de tener en cuenta el clima, textura de la tierra, y nitrógeno foliar. Es más, El dominio de ECM está más asociado con un bajo nivel de nitrógeno en el suelo que con un alto contenido de carbono en el suelo.

"Estos hallazgos sugieren que los árboles AM y ECM tienen un éxito diferencial a lo largo de los gradientes de fertilidad de nitrógeno, o quizás que los árboles AM y ECM promueven diferencias en las tasas de ciclo de carbono y nitrógeno debido a características asociadas con la adquisición de nitrógeno, ", dijo." Ambos procesos pueden ocurrir simultáneamente, lo que lleva a una retroalimentación positiva entre la planta y el suelo que se refuerza a sí misma ".

Los hallazgos de Zhu sugieren que el gremio de micorrizas podría ser un "rasgo funcional" emergente.

Los rasgos funcionales son aquellos que definen a las especies en términos de sus roles ecológicos:cómo interactúan con el medio ambiente y con otras especies. Como tal, son predecibles y se miden fácilmente desde el suelo o por satélite, lo que los hace particularmente valiosos para los científicos que monitorean las respuestas ambientales al cambio climático. "Nos dicen cómo está respondiendo el ecosistema, "dijo Zhu.

"Aún no hay evidencia de que los bosques orientales estén cambiando su distribución geográfica a latitudes más altas en respuesta al calentamiento de las temperaturas, ", dijo Zhu." Pero comprender cómo las relaciones de micorrizas impactan los ecosistemas nos ayudará a predecir cómo responderán los bosques al cambio global ".

El estudio de Zhu, publicado en el Revista de Ecología , es uno de los primeros en utilizar el conjunto de datos a gran escala del USDA para ver cómo el cambio climático está afectando el ecosistema, un enfoque conocido como "de arriba hacia abajo" en lugar de "de abajo hacia arriba".

Como científico ambiental cuantitativo, Zhu trae las herramientas de la estadística y la ciencia de datos al estudio de la ecología global. En lugar de medir las características de los hongos en el suelo y escalar, Zhu utiliza datos existentes, incluidos conjuntos de datos a gran escala generados por satélites, para observar patrones y procesos que se desarrollan en escalas continentales y globales. "Los macrodatos son cada vez más populares y poderosos, ", dijo." Es diferente de la investigación tradicional en ecología, que tiene lugar en un laboratorio o en el campo ".

Zhu, con formación en física y teoría de sistemas, aporta una tremenda urgencia a su trabajo sobre el cambio climático. Su investigación se centra en cuatro áreas:ecosistemas forestales, pradera, tierra, y fenología, que Zhu describe como "calendario de la naturaleza".

Zhu está decidido a hacer contribuciones sólidas a un campo en el que gran parte de la evidencia es incompleta y poco convincente.

"Sabemos que el entorno está cambiando, pero cómo impacta la Tierra y sus sistemas es una gran pregunta, ", dijo." Como científicos, tenemos la responsabilidad de resolver correctamente este problema; es un problema que es importante para los científicos y el público en general ".