Laura Ortiz Díaz: La costra biológica del suelo y las plantas vecinas afectan al establecimiento y desarrollo de las plantas anuales que viven en ambientes yesíferos semiáridos.

En este post Laura Ortiz Díaz, estudiante de doctorado de la Universidad Rey Juan Carlos (España), nos presenta su trabajo Functional diversity of experimental annual plant assemblages drives plant responses to biological soil crusts in gypsum systems’ Laura nos cuenta de dónde surgió la idea del trabajo, la importancia que la costra biológica puede tener en zonas áridas y cómo la ecología le atrapó desde el minuto uno.

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Acerca del artículo

Las costras biológicas del suelo (CBS) son combinaciones complejas de líquenes, musgos, cianobacterias, algas y hongos íntimamente asociados a la superficie del suelo. Estas capas vivas interfieren en gran medida con las plantas que viven allí, modulando procesos cruciales, como la infiltración y evapotranspiración del agua del suelo, el ciclo del carbono, la fijación del nitrógeno, la nitrificación, etc. Además de seleccionando los valores de rasgos funcionales (por ejemplo, peso de semillas, altura de la planta, área foliar específica) a lo largo del ciclo vital de las plantas.

Los efectos de la CBS sobre las plantas en las zonas áridas han recibido mucha atención por parte de la comunidad científica, pero aún quedan algunas preguntas por responder. Con este estudio, queremos arrojar luz a los efectos que la CBS presenta en la prolífica comunidad de plantas anuales que vive en un sistema yesífero en el centro de España y, lo que es más importante, cómo la propia diversidad funcional de la comunidad de plantas puede modular las respuestas de las mismas ante este importante filtro ambiental biótico muy presente en sistemas áridos de todo el mundo. Específicamente, nos propusimos entender el papel de las condiciones de la CBS y la diversidad de la estatura de las plantas -un rasgo funcional principal que define las estrategias ecológicas de las plantas- en la comunidad sobre el rendimiento de las plantas de las especies que coexisten.

La idea de este experimento surgió mientras realizaba otro experimento en sistemas áridos para mi proyecto de tesis. En nuestra estación de campo experimental, observamos que en las parcelas en las que estaba presente la CBS, la vegetación difería entre las parcelas con y sin CBS, observamos también que las plantas que aparecían en las parcelas con CBS eran mayores que las que crecían en suelo desnudo. Para entender los múltiples efectos del CBS y hasta qué punto la diversidad funcional de las plantas que interactúan puede modular sus efectos sobre el desarrollo de las especies que coexisten, aplicamos un enfoque experimental manipulando la diversidad funcional inicial de toda la comunidad de plantas anuales y las condiciones de la CBS en un experimento de jardín común.

Plantas anuales en costra biológica del suelo (Fotografía: Arantzazu L. Luzuriaga)

Los experimentos de jardín común son ampliamente utilizados en ecología de comunidades vegetales, ya que pueden proporcionar metodologías exitosas para estudiar las respuestas de comunidades vegetales anuales enteras. En nuestro experimento, manipulamos la diversidad funcional inicial de la comunidad combinando las especies en función de su altura máxima de la planta (MPH), es decir, un rasgo importante que determina fuertemente la capacidad competitiva de las plantas.

Para ello, seleccionamos las especies que conforman nuestros ensamblajes experimentales para obtener: ensamblajes experimentales de plantas anuales con alta diversidad funcional inicial (es decir, especies que coexisten con diferentes tamaños máximos) o con baja diversidad funcional inicial (es decir, especies que coexisten sólo con plantas de tamaños máximos grandes o pequeños). Considero que el aspecto más novedoso y notorio de este trabajo es la confirmación de nuestro enfoque experimental de jardín común como una nueva fuente de oportunidades efectivas para determinar las relaciones causales entre las características funcionales de toda la comunidad y las respuestas de las plantas al filtrado ambiental.

Acerca de la investigación

La información presentada en este trabajo puede ayudar a comprender mejor cómo se forman las comunidades vegetales y además se presenta una forma novedosa de estudiar los efectos de los factores bióticos en las comunidades vegetales, así como la importancia de las propiedades propias del conjunto (es decir, la diversidad funcional inicial) en el proceso de ensamblaje. Concretamente, nuestros resultados demostraron que la presencia de CBS afecta tanto al establecimiento como al desarrollo de las plantas anuales. En general, la CBS actuó de barrera física dificultando el establecimiento de las plantas anuales. Sin embargo, los individuos que llegaron a establecerse se beneficiaron de la mejora de las condiciones micro ambientales proporcionadas por la CBS. Además, las características de las especies que formaban cada ensamble (es decir, la estatura máxima de la planta) también influye en el desarrollo de las especies. Las plantas presentes en las macetas con combinaciones de especies con baja variabilidad de estatura (es decir las combinaciones que presentaban solo plantas grandes o solo plantas pequeñas) priorizaron el crecimiento sobre la reproducción. Mientras que, en las macetas de alta diversidad de tamaños (es decir, plantas de distintos tamaños juntas) observamos lo contrario.  En el primer caso, la competencia entre especies parece ser el mecanismo más importante para organizar la comunidad, lo que lleva a respuestas simétricas competitivas, mientras que en el segundo la complementariedad entre los diferentes tamaños de las plantas parece permitir a los individuos utilizar el espacio y los recursos de manera más eficiente y por ello reproducirse de forma más exitosa.

Al probar nuevas metodologías siempre se presentan dificultades, en nuestro caso, cuando diseñamos el experimento, no esperábamos lo difícil que sería crear los ensamblajes experimentales. Recoger porciones de CBS, semillas de todas especies y contarlas fue una verdadera aventura. Además, debido a la cuarentena por la emergencia sanitaria por COVID-19 en España, tuvimos que suspender los muestreos de floración y perdimos la información de algunas especies. Con todo ello, obtuvimos resultados sorprendentes y consistentes que nos ayudaron a dar una posible explicación a lo que habíamos observado en el campo.

Recogida de porciones de CBS en campo. (Fotografía: Pablo Ferrandis)

En este estudio nos hemos centrado sólo en un rasgo, lo que nos hace preguntarnos, ¿cómo actuarán las plantas si elegimos otro rasgo? ¿Y un conjunto de rasgos, que consigan representar de forma más amplia la estructura de diversidad funcional de una comunidad? Además, en este estudio la disponibilidad de agua no era un factor limitante, por lo que no sabemos si la respuesta al estrés hídrico (un filtro abiótico principal en nuestro sistema) sería la misma. Creo que con este trabajo hemos dado un paso más en la comprensión de cómo se forma una comunidad y cómo conviven las especies que se encuentran en ella en condiciones tan adversas. Como he dicho, creo que el siguiente paso sería crear comunidades experimentales con diversidades funcionales basadas en diferentes rasgos funcionales o en un conjunto de rasgos. La misma metodología podría utilizarse también para estudiar cómo la diversidad funcional inicial afecta al establecimiento de otras comunidades vegetales bajo diferentes factores bióticos.

Acerca del autor

Laura Ortiz (credits: Victoria Calvo Donate)

Decidí estudiar el grado en Ciencias Ambientales porque tenía especial curiosidad por entender cómo interactúa el ser humano con el medio ambiente. Mientras estudiaba la carrera, fueron las asignaturas relacionadas con la ecología las que más me llamaron la atención y con las que más disfruté, especialmente las salidas de campo, en las que poníamos en práctica la teoría. Observar cómo unas plantas crecían cerca de otras, la relación planta-planta, planta-suelo hizo que me preguntara cuáles son los mecanismos que intervienen en esta convivencia y que quisiera aprender más sobre ello. Actualmente, estoy terminando mis estudios de doctorado en la Universidad Rey Juan Carlos de Madrid y me gustaría seguir contribuyendo a entender los mecanismos de ensamblaje de las plantas, me parece un tema con muchas preguntas sin resolver, además, este conocimiento podría ayudarnos a predecir qué pasará con algunas comunidades bajo futuros escenarios de cambio climático. Para terminar, si tuviera que dar algún consejo, sería disfrutar de cada paso en la actividad investigadora. A veces lo pienso y me gustaría volver atrás y disfrutar más de los pequeños logros porque ahora me doy cuenta de lo importantes que fueron.

¿Te gustó la entrada del blog? ¡Lea la investigación aquí!

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