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A novel approach to determine canopy nitrification in the phyllosphere of European forests: combining multiple isotope tracers and proteogenomic techniques

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Investigadores europeos desafían la noción de que la nitrificación se produce exclusivamente en el suelo

El aumento de los depósitos de nitrógeno (Ndep) causado por la acción del hombre altera profundamente el ciclo del nitrógeno (N) en todo el planeta. Por otra parte, todavía no se conoce completamente cuál es el destino final de estos depósitos en los ecosistemas forestales. Una iniciativa de la UE arroja luz sobre un hecho que hasta ahora se había pasado por alto: las transformaciones microbianas de los depósitos de nitrógeno en las hojas y su contribución al ciclo del nitrógeno.

Cambio climático y medio ambiente

La quema de combustibles fósiles y biomasa, así como el uso intensivo de fertilizantes y la cría de ganado, han aumentado de manera significativa durante el último siglo las concentraciones de compuestos reactivos de nitrógeno en la atmósfera. Parte del nitrógeno de la atmósfera se deposita en la biosfera en forma de Ndep, lo que altera el ciclo del nitrógeno en todo el planeta. Se cree que el Ndep llega directamente al suelo, si bien no está claro si y de qué manera las partes aéreas de los árboles dominadas por hojas, la filosfera, contribuyen a cambiar estos flujos del nitrógeno antes de que este llegue al suelo. La filosfera desempeña un papel importante en la regulación de los intercambios de carbono y agua en la atmósfera, con efectos profundos sobre el clima. Sin embargo, no se conoce bien su papel en cuanto a la alteración de la composición química de las precipitaciones y, como consecuencia, del ciclo de nutrientes en un bosque. El proyecto financiado con fondos europeos NITRIPHYLL «tenía como finalidad desafiar el paradigma de que la actividad microbiana implicada en el ciclo del nitrógeno se limita al suelo y que, por consiguiente, el Ndep se procesa exclusivamente en este», afirma el coordinador del proyecto, el Dr. Maurizio Mencuccini. El proyecto tenía como finalidad demostrar que los microbios de las hojas realizan tareas de nitrificación, ayudando así al ciclo del nitrógeno antes de que las hojas caigan al suelo para convertirse en hojarasca. En colaboración con los socios del proyecto, la Dra. Rossella Guerrieri y el Dr. Mencuccini produjeron un conjunto de datos único para caracterizar, de una forma nueva, doce bosques en el marco del Programa de cooperación internacional para la evaluación y el seguimiento de los efectos de la contaminación atmosférica en los bosques (ICP Forests). NITRIPHYLL atrajo la atención de las comunidades que trabajan en la encrucijada entre la investigación y los responsables políticos, como ICP Forests, una de las principales redes de biovigilancia, que ofrece una amplia información sobre el estado de los bosques dentro y fuera de Europa. Las copas de los árboles y la nitrificación NITRIPHYLL es el primer estudio en todo el mundo que ha fusionado dos vías de investigación diferentes: el estudio de la abundancia y la diversidad de comunidades de bacterias de la filosfera a través de análisis genéticos y su actividad en la transformación de los depósitos de nitrógeno a través de isótopos estables. El equipo del proyecto mostró que las copas de los árboles no consisten simplemente en hojas, sino que albergan una comunidad muy diversa de bacterias y que el nitrógeno de la atmósfera sufre un proceso de biotransformación cuando interactúa con las copas de los árboles. «Los resultados de NITRIPHYLL ponen de manifiesto el papel que puede desempeñar la filosfera en la nitrificación a lo largo de todo el mundo», destaca la Dra. Guerrieri, titular de una beca Marie Skłodowska-Curie que trabajó en colaboración con el Dr. Mencuccini. «Ahora, los científicos plantean interesantes preguntas nuevas acerca de las invisibles (a la vez que muy diversas) comunidades microbianas que habitan en las copas de los árboles: ¿Contribuyen a la salud y al funcionamiento de los bosques? ¿Afectan a la calidad del aire que respiramos, con importantes implicaciones sobre la salud humana?» NITRIPHYLL ha demostrado la nitrificación biológica de los depósitos de nitrógeno que se produce en las copas de los árboles de muchos bosques europeos. «Ha aumentado la concienciación sobre la importancia de los depósitos de nitrógeno para las actividades humanas y sus consecuencias sobre los bosques de todo el mundo», concluye la Dra. Guerrieri. Gracias a ello, ahora la comunidad científica puede reconocer la diversidad biológica que ocultan las copas de los árboles y su contribución al ciclo del nitrógeno. «NITRIPHYLL contribuye a comprender mejor cómo afecta la filosfera al nitrógeno y consecuentemente al ciclo del carbono en los bosques en relación con los depósitos de nitrógeno y el clima».

Palabras clave

NITRIPHYLL, bosque, nitrógeno, copas de los árboles, suelo, nitrificación, depósitos de nitrógeno (Ndep), filosfera

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