(SLT-FAUBA) Una reciente investigación realizada en la Facultad de Agronomía de la UBA (FAUBA) aporta un nuevo hallazgo en el estudio del ciclo de carbono: la luz solar tiene un efecto directo sobre la descomposición de las plantas, al reducir su contenido de lignina y permitir que, una vez que lleguen al suelo, los restos de esos materiales sean más digeribles por los microorganismos que actúan en la descomposición.
Los resultados de los estudios llamaron la atención de los investigadores por el importante aumento en la descomposición de los materiales expuestos a la radiación solar.
El trabajo fue publicado en la edición de abril de la prestigiosa revista científica Proceedings of theNational Academy of Sciences of the United States of America -PNAS (www.pnas.org). Sus autores, Amy Austin, Soledad Méndez y Carlos Ballaré, encontraron que la velocidad de la descomposición de la hojarasca aumentaba hasta 100% en ensayos controlados y hasta 300% en experimentos a campo, en materiales que antes habían estado expuestos a la radiación solar, respecto de otros que no lo habían estado. Austin es profesora en la cátedra de Ecología y dirige el laboratorio de Broza (http://www.agro.uba.ar/users/austin/), donde Soledad Méndez realiza su tesis doctoral. Ballaré es profesor en la cátedra de Fisiología Vegetal y dirige el laboratorio de Fotobiología Ambiental (http://epl.agro.uba.ar). Ambos son investigadores del CONICET.
Los resultados de estos estudios pueden modificar la noción que los investigadores tienen sobre el ciclo del carbono en ecosistemas terrestres: “Hasta ahora no sabíamos que el sol estaba afectando el material senescente o la hojarasca. En cambio, pensábamos que el proceso de descomposición se iniciaba cuando ese material llegaba al suelo y entraba en contacto con los microorganismos. Con estos trabajos comenzamos a conocer la importancia de una etapa previa, que antes no había sido considerada”, sostuvo Austin.
Los profesores de la FAUBA consideraron que la radiación solar tiene un impacto importante sobre el reciclado de la materia orgánica en ecosistemas terrestres y que, en este sentido, la lignina ocupa un rol clave en el proceso fotoquímico: “La exposición del material senescente al sol degrada la lignina, que es un compuesto que a los microorganismos del suelo les impide la tarea de atacar y degradar los carbohidratos presentes en el material vegetal muerto. Al no poder consumir estos carbohidratos, tampoco obtienen energía para vivir. Sin embargo, si la lignina fue degradada previamente por la luz solar, esos microorganismos trabajan más fácilmente y la descomposición se acelera”, explicó Ballaré.
Descomposición acelerada
La velocidad de la descomposición de la hojarasca aumentó hasta 100% en ensayos controlados en la FAUBA y hasta 300% en experimentos a campo
Las investigaciones se realizaron en condiciones controladas en el predio de la FAUBA, donde se expusieron a la radiación solar restos de diferentes especies vegetales (como leñosas, pastizales de la Región Pampeana y de bosques patagónicos) con diferentes longitudes de onda. “Analizamos qué sucedía con los rayos ultravioletas y exploramos otras radiaciones que también resultaron importantes en causar este efecto de fotodegradación sobre las plantas, como la verde y la azul”, dijo Ballaré.
Luego de haber estado expuestos al sol, con diferentes tipos de filtros y períodos, los materiales se pusieron a descomponer en contacto con el suelo para estudiar la acción de los microorganismos. Los resultados llamaron la atención de los investigadores por el importante aumento en la descomposición de los materiales expuestos a la radiación solar. Según informó Austin: “En algunos casos encontramos diferencias del 100% en la velocidad de descomposición de la hojarasca cuando había estado expuesta al sol”. Este incremento fue mayor en las especies herbáceas, respecto de las leñosas (siempre en relación a las hojas, no a la madera), por razones que aún los científicos desconocen. “Nunca antes se habían cuantificado estos efectos en forma detallada”, destacó.
Se expusieron a la radiación solar restos de diferentes especies vegetales con diferentes longitudes de onda.
Actualmente se están comenzando a realizar ensayos a campo, en condiciones naturales: “Los resultados preliminares indican que, por lo menos en la Patagonia, el efecto de la exposición al sol sobre la descomposición es mayor al que se obtuvo en los experimentos que realizamos en la FAUBA. En algunos casos encontramos que la velocidad de descomposición de la hojarasca era 300% mayor que la de los materiales que no estuvieron expuestos previamente a la luz solar”, dijo Austin.
Ballaré apuntó que en futuros experimentos también compararán sistemas con diferentes regímenes de lluvia: “Sospechamos que la época del año en que los materiales están expuestos al sol también influye en este proceso, según el régimen de lluvias de cada región”.
Biocombustibles y fertilidad
“Si bien nuestro interés es entender qué sucede con la descomposición de la materia orgánica y el ciclo de carbono en los ecosistemas terrestres, hay otras derivaciones de interés”, informó Ballaré.
Una de estas derivaciones se relaciona con los biocombustibles: “Cuando se quiere obtener alcohol a partir de rastrojos, por ejemplo, los microorganismos generan ese alcohol a partir de consumir hidratos de carbono que están en el material senescente, pero se encuentran con el problema de la lignina, que disminuye el rendimiento del bioreactor porque le dificulta a los microorganismos el acceso a dichos carbohidratos. Por eso hay muchos proyectos biotecnológicos tratando de bajar el contenido de lignina en materiales que luego se van a utilizar para elaborar biocombustibles”, dijo, y agregó: “Nuestro entendimiento del efecto de la radiación solar sobre las paredes celulares puede ayudar a comprender mejor los mecanismos de descomposición, con potenciales aplicaciones tecnológicas”.
En siembre directa la velocidad de la descomposición de los residuos podría incidir sobre la fertilidad de los suelos
Por su parte, Austin destacó que el trabajo también podría arrojar luz sobre mecanismos que regulan la fertilidad de los suelos: “Seguramente, en los agro-ecosistemas, esta interacción que hallamos entre la radiación solar y la descomposición es más evidente en siembra directa. En la agricultura que se realiza sin labranza, donde los rastrojos están expuestos al sol después de la cosecha, este efecto sería muy importante ya que determinaría la velocidad de la descomposición de esos residuos”.
“La fotodegradación de los residuos puede tener un efecto sobre la fertilidad del suelo, tanto en sistemas cultivados como naturales. Si aumenta la descomposición, también aumenta el reciclaje de carbono y de nutrientes. Esta es otra línea en la que nos gustaría avanzar a futuro, porque dentro del material senescente hay carbono, pero también hay nitrógeno, fósforo y otros nutrientes. Al aumentar la velocidad de descomposición también se aceleración la liberación de los nutrientes”, concluyó.
El paper completo publicado en PNAS puede leerse en el siguiente link:
http://www.pnas.org/content/113/16/4392.abstract?sid=872180dc-cd0c-4122-a657-39f8435eebf1
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