Efecto de la lluvia sobre las comunidades microbianas de pastizales

Los pastizales mediterráneos suelen tener condiciones climáticas cambiantes, con veranos secos y calurosos e inviernos moderados. A pesar de ser comunidades microbianas resilientes a fluctuaciones en cuanto a humedad a lo largo de las estaciones y los años, en plazos cortos (días) y después de rehidratar, las comunidades microbianas responden rápidamente a cambios en la disponibilidad de agua y en los pulsos de carbono y nitrógeno. El objetivo de este estudio fue explorar cómo las fluctuaciones entre sequía y humedad afectan a la comunidad microbiana de pastizales en un periodo corto de tiempo. Se evaluó también si estos cambios pueden explicarse mediante correlaciones lineales o no lineales entre la abundancia de los taxa y las diversas variables ambientales. Para hacer esto se tomaron 19 muestras de suelo en cuatro puntos de tiempo distintos entre los cuales hubo precipitación: precipitación, T1, sequía, T2, sequía, T3, precipitación, T4. A estas muestras de suelo se les realizaron los siguientes análisis: humedad gravimétrica, nitrógeno inorgánico, carbono orgánico, biomasa microbiana (C y N), pH, intercambio catiónico, caracterización de comunidades microbianas (16S+microarreglos). A partir de estos datos se utilizaron redes lógicas generalizadas (GLN) para detectar relaciones no lineales y regresión lineal para detectar relaciones lineales entre los parámetros ambientales y la composición de la comunidad microbiana. Las correlaciones fueron analizadas considerando que la abundancia es afectada por una sola variable (esto se decidió debido al número reducido de muestras).

Las variables ambientales que cambiaron significativamente fueron la humedad del suelo (SM), la temperatura del suelo (ST), pH, el carbono orgánico (EOC), el amonio (NH4) y la capacidad de intercambio catiónico (ECEC). Mediante el análisis de GLN se identificaron las asociaciones SM-EOC, SM-ST y ST-ECEC. El análisis de regresión lineal detectó las correlaciones SM-EOC, SM-ST, ST-ECEC, pH-EOC como negativas. 

A través del ordenamiento se observan dos conjuntos: uno formado por las muestras del T1 y T3 y el otro por T2 y T4. En el conjunto T1-T3 los phyla más abundantes fueron Actinobacteria y Cianobacteria, mientras que para el conjunto T2-T4 los más abundantes fueron Acidobacteria, Firmicutes, Proteobacteria, Bacteroidetes, Chloroflexi y Verrucomicrobia. Mediante el análisis de GLN se identificaron a SM y ST como los principales factores asociados con la abundancia relativa de los taxa: 34% de los taxa identificados se asocian con SM y 20% con ST. En cambio, usando regresión lineal el 76% de los taxa se asociaron con SM, el 19% con EOC y el 0.25% con pH.

Después del periodo seco del verano, las primeras lluvias promueven la germinación de plantas, la descomposición de residuos y la actividad microbiana que metaboliza las fuentes de nitrógeno y carbono. Este incremento en la actividad explica la disminución de NH4 disponible a lo largo del tiempo, así como el aumento de carbono orgánico después de la descomposición de residuos. 

EOC y SM presentaron correlación (negativa y positiva) con algunas subfamilias de Actinobacteria, Acidobacteria, Proteobacteria, Bacteroidetes, Firmicutes, Cianobacteria y Verrucomicrobia. Esto sugiere que los cambios en la abundancia de estos phyla está ligada a variables ambientales. El phylum Actinobacteria fue el único que presentó una relación relativamente constante con SM, por lo que se sugiere no realizar este tipo de análisis usando rangos taxonómicos tan altos. Además de esto, los autores concluyen que el uso conjunto de regresiones lineales y GLN permite obtener resultados más completos, ya que hubo asociaciones detectadas únicamente por GLN (ST-EOC, abundancia-SM, abundancia-ST) y otras por regresión lineal (EOC-pH).

Cruz-Martínez, K., Rosling, A., Zhang, Y., Song, M., Andersen, G. L., & Banfield, J. F. (2012). Effect of rainfall-induced soil geochemistry dynamics on grassland soil microbial communities. Applied and Environmental Microbiology, 78(21), 7587–7595. https://doi.org/10.1128/AEM.00203-12