Proyecto H2020 CLIMIFUN: Control climático y temporal de la diversidad microbiana y el funcionamiento de los ecosistemas: perspectivas de un nuevo modelo conceptual
- Tipo Proyecto
- Estado Completado
- Ejecución 2016 -2019
- Presupuesto asignado 239.191,2 €
- Alcance Europeo
- Comunidad Autónoma Madrid, Comunidad de
- Principal fuente de financiación Horizonte 2020
- Sitio web del proyecto https://mdelgado-baquerizo.weebly.com/marie-curie-project.html
CLIMIFUN ha dado lugar al primer atlas mundial de los taxones bacterianos dominantes. Aquí, demostramos que solo el 2% de los filotipos bacterianos (~500 filotipos) representaron consistentemente casi la mitad de las comunidades bacterianas del suelo en todo el mundo. A pesar de la abrumadora diversidad de comunidades bacterianas, relativamente pocos taxones bacterianos son abundantes en los suelos de todo el mundo. Agrupamos estos taxones dominantes en grupos ecológicos para construir el primer atlas global de taxones bacterianos del suelo, publicado en Science en enero (Delgado-Baquerizo et al. 2018. Ciencia 359: 320-325).
Un avance importante de este estudio es que las preferencias de hábitat no son predecibles solo a partir de la identidad a nivel de filo, dado que todos los grupos ecológicos incluían filotipos de múltiples filos. Al reducir el número de filotipos a los que se dirigirán los estudios futuros de decenas de miles a unos pocos cientos, nuestro estudio allana el camino para una comprensión más predictiva de las comunidades bacterianas del suelo, que es fundamental para predecir con precisión las consecuencias ecológicas del cambio ambiental global en curso. CLIMIFUN ha investigado los cambios en la biodiversidad del suelo durante el desarrollo de los ecosistemas (PNAS, 2019).
Los cambios en la biodiversidad subterránea durante la pedogénesis siguieron dos patrones principales. En los ecosistemas de menor productividad (más secos y fríos), los aumentos en la biodiversidad subterránea siguieron aumentos en la cubierta vegetal. En los ecosistemas más productivos (más húmedos y cálidos), el aumento de la acidificación durante la pedogénesis se asoció con la disminución de la biodiversidad subterránea. Los cambios en la diversidad de bacterias, hongos, protistas e invertebrados con pedogénesis se correlacionaron fuerte y positivamente en todo el mundo, lo que pone de manifiesto que la biodiversidad subterránea comparte impulsores ecológicos similares a medida que se desarrollan los suelos y los ecosistemas. En conjunto, nuestros hallazgos proporcionan evidencia de que los patrones ecológicos en la biodiversidad subterránea son predecibles en los principales tipos de ecosistemas distribuidos globalmente, y sugieren que los cambios en la cubierta vegetal y la acidificación del suelo durante el desarrollo del ecosistema están asociados con cambios en la biodiversidad subterránea a lo largo de siglos o milenios. CLIMIFUN también ha proporcionado la primera evaluación global de los factores ambientales que controlan el efecto de cebado (Nature Communications, 2019). Nuestro trabajo mostró que la magnitud del efecto de cebado aparente positivo (aumento en la liberación de CO2 a través del recambio acelerado de biomasa microbiana) se asoció negativamente con el contenido de SOC y las tasas de respiración microbiana.
Nuestro modelo estadístico sugiere que los efectos aparentes del cebado tienden a ser negativos en los sitios más mésicos asociados con mayores contenidos de SOC. Por el contrario, una sola entrada de C lábil causa efectos de cebado aparentes positivos en ubicaciones más áridas con bajos contenidos de SOC. Nuestros resultados proporcionan evidencia sólida de que el contenido de SOC juega un papel crítico en la regulación de los efectos aparentes de cebado, con implicaciones importantes para la mejora de los modelos de ciclo C en escenarios de cambio global. CLIMIFUN también investigó la importancia de las comunidades microbianas como predictores de la resistencia multifuncional (ciclo de C, N y P) al cambio climático y la fertilización nitrogenada. Este trabajo fue publicado en Ecology Letters en septiembre de 2017 (Delgado-Baquerizo et al. 2017. Cartas de Ecología 20: 1295-1305).
A pesar de la importancia de las comunidades microbianas del suelo para el funcionamiento de los ecosistemas y el bienestar humano, se conoce poco sobre los mecanismos que controlan la composición y diversidad de estas comunidades, y el papel de sus atributos en la provisión de múltiples funciones y servicios ecosistémicos, como el ciclo y la descomposición de nutrientes (es decir, la multifuncionalidad).
Numerosos estudios han identificado el clima, la etapa de desarrollo del ecosistema y las características del suelo como los principales impulsores de la diversidad vegetal y animal. Sin embargo, se sabe mucho menos sobre los efectos interactivos del clima, las propiedades del suelo y el tiempo en el control de la diversidad y multifuncionalidad microbiana durante la sucesión de los ecosistemas. Esta falta de conocimiento dificulta nuestra capacidad para predecir los cambios en las comunidades microbianas y sus consecuencias para el funcionamiento de los ecosistemas en condiciones de cambio climático, y limita la inclusión de los microbios del suelo en los modelos biogeoquímicos globales.
El principal objetivo de investigación de esta acción es profundizar en los patrones y mecanismos que impulsan la diversidad y multifuncionalidad microbiana del suelo en entornos cambiantes. Utilizaremos un novedoso marco conceptual que combina cronosecuencias a largo plazo, experimentos de cambio climático y modelos de ecuaciones estructurales para evaluar cuantitativamente el papel del tiempo, el clima y los múltiples impulsores del suelo en el control de la diversidad y multifuncionalidad microbiana.
La investigación descrita en esta propuesta incluye una gama de métodos bioquímicos, moleculares y genómicos de vanguardia para el análisis de las comunidades microbianas y su multifuncionalidad, lo que garantiza la máxima utilidad e impacto de nuestros resultados. En conjunto, CLIMIFUN revelará los factores que controlan la diversidad microbiana del suelo y las múltiples funciones vinculadas a la producción vegetal y el ciclo de nutrientes en un entorno cambiante. Este trabajo, por lo tanto, abordará una brecha de conocimiento clave para respaldar el aumento de la demanda mundial de alimentos y fibra en las próximas décadas, y constituye una prioridad de investigación para H2020.
Muchos estudios han identificado el clima, la etapa de desarrollo de un ecosistema y las características del suelo como los principales impulsores de la diversidad de plantas y animales. Sin embargo, se sabe mucho menos sobre los efectos interactivos del clima, las propiedades del suelo y el tiempo en el control de la diversidad microbiana y la multifuncionalidad durante la sucesión de los ecosistemas. Esta falta de conocimiento científico dificulta la capacidad de los científicos para predecir los cambios en la comunidad microbiana y sus consecuencias para el funcionamiento de los ecosistemas bajo el cambio climático. También limita la inclusión de los microbios del suelo en los modelos biogeoquímicos mundiales.
El proyecto CLIMIFUN abordó esta laguna de conocimientos mediante la investigación de los patrones y mecanismos globales que impulsan la diversidad microbiana del suelo y los procesos de los ecosistemas en entornos cambiantes. "Mediante la realización de experimentos y estudios de campo globales, hemos aumentado nuestra comprensión de los principales patrones y mecanismos globales en los biomas globales y durante la formación del suelo", dice Manuel Delgado-Baquerizo, investigador de Marie Sklodowska-Curie. Un esfuerzo internacional Científicos de más de 30 instituciones llevaron a cabo una encuesta global, recopilando datos de campo de 9 países y 6 continentes. "El mayor desafío fue desarrollar protocolos estandarizados para el levantamiento de la vegetación y estudios de diversos entornos, como ecosistemas áridos y bosques tropicales, y que fueran fáciles de seguir por todo tipo de investigadores, desde ecólogos de campo hasta biólogos moleculares", explica Delgado-Baquerizo. Los resultados innovadores revelaron el destino de la biodiversidad del suelo a lo largo de millones de años de desarrollo de los ecosistemas, y respaldaron la Primer Atlas Mundial de la Biodiversidad del Suelo(Se abre en una ventana nueva). "Dado que el papel del tiempo en el control de la distribución de los organismos del suelo sigue siendo en gran medida inexplorado, especialmente a escala global, CLIMIFUN constituye un estudio pionero en esta área", comenta Delgado-Baquerizo.
El proyecto también proporciona nuevas pruebas de que la biodiversidad del suelo controla las respuestas de las funciones de los ecosistemas a la Impulsores del cambio global(Se abre en una ventana nueva). Además, identificó, por primera vez, el papel de los climas pasados en el control de la Distribuciones de la biodiversidad del suelo a escala global(Se abre en una ventana nueva). Además, CLIMIFUN identificó aquellos lugares de la Tierra donde se espera encontrar y caracterizar taxones desconocidos en los próximos años. Ayuda a la conservación CLIMIFUN proporcionó información vital sobre la historia natural de la biodiversidad de bacterias del suelo, hongos, protistas e invertebrados en los ecosistemas terrestres de los principales biomas mundiales. Según Delgado-Baquerizo: "Nuestro trabajo demostró que, a medida que el suelo se desarrolla, los cambios en la biodiversidad del suelo son impulsados por cambios en la cubierta vegetal y la acidificación durante milenios". La iniciativa también proporcionó una comprensión fundamental del papel de la biodiversidad del suelo en el apoyo al funcionamiento de los ecosistemas, desde la fertilidad hasta la producción de plantas, y en el impulso de las respuestas de las funciones de los ecosistemas al cambio global. Además, cuantificó la importancia de la memoria ecológica en el control de las funciones de los ecosistemas y la biodiversidad del suelo a nivel mundial.
El conocimiento derivado de CLIMIFUN beneficiará a científicos, conservacionistas, administradores de tierras, maestros y formuladores de políticas. "El atlas mundial, por ejemplo, proporciona información básica para enseñar la distribución global de los organismos del suelo, como se ha hecho con las plantas durante décadas. También incluye información sobre los lugares que deben protegerse para mantener la biodiversidad del suelo en todo el mundo. Además, plantea nuevos retos y líneas de investigación importantes para los investigadores que buscan identificar los taxones dominantes en los suelos de todo el mundo", concluye Delgado-Baquerizo.
- UNIVERSIDAD REY JUAN CARLOS
- REGENTS OF THE UNIVERSITY OF COLORADO
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