La "piel" del desierto está desapareciendo: unas pequeñas plantas cultivadas en laboratorio podrían salvarlo

Las biocostras forman una importante capa viviente en el desierto árido, como una piel que previene las tormentas de polvo y afirma las plantas al suelo. Los científicos intentan cultivar estos sistemas complejos y trasplantarlos.

Publicado 23 de feb. de 2022 20:44 GMT-3, Actualizado 3 de mar. de 2022 15:41 GMT-3
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Las “biocostras” vivas están compuestas por cianobacterias, musgos, líquenes y hongos, que protegen y fertilizan el suelo desértico para que pueda albergar a plantas más grandes, como este cactus de anzuelo.

Fotografía de Neal Herbert, NPS

Anita Antoninka deja gotear un chorro de agua sobre unos puntitos negros en un pequeño pedazo de suelo del desierto de Arizona (Estados Unidos). Pese a que el suelo bajo sus pies tiene una apariencia polvorienta y sin vida, la ecologista asegura que allí existe vida oculta y que ella la resucitará. En cuestión de segundos, los puntos se despliegan hasta formar un magnífico manto de pequeñísimas hojas de color verde oscuro: musgo.

Cada musgo es más pequeño que una goma de borrar y la aparición repentina de cientos de ellos, crea una alfombra mágica de vida. Su truco, señala Antoninka, develó “un mini ecosistema en funcionamiento”.

¿Qué es la piel del desierto?

Reseca o húmeda, esta capa de un milímetro de grosor de microbios y plantas, llamada biocostra, crea una “piel viva” protectora en los lugares más áridos de la Tierra. Las biocostras absorben el dióxido de carbono y liberan oxígeno. También fertilizan los suelos secos al convertir el nitrógeno de la atmósfera en una forma que las plantas pueden utilizar, favoreciendo el crecimiento de plantas más grandes, cuyas raíces se anclan al suelo, lo que, a su vez, previene la erosión.

La biocostra en peligro: ¿el desierto pierde su "piel"?

Sin embargo, en zonas desérticas alrededor del mundo las biocostras se encuentran en peligro de extinción debido al cambio climático, la expansión de la ganadería y de espacios de recreación, entre otras actividades humanas.

Las biocostras pueden regenerarse, pero este proceso demora siglos. Si perdemos estas materias poco conocidas, pero vitales para el ecosistema del planeta, las tormentas de polvo letales aumentarán, al mismo tiempo que disminuirá la biodiversidad, de acuerdo con los científicos.

Por este motivo, Antoninka (de la Universidad del Norte de Arizona) y una pequeña delegación de otros investigadores de biocostras, comenzaron un nuevo y ambicioso experimento: están cultivando biocostra en grandes huertas y trasplantándolas a algunas de las zonas secas más degradadas del sudoeste de los Estados Unidos. Lo más importante es que el proyecto permite a los científicos estudiar cómo el cambio climático afectará a estos sistemas resistentes y frágiles a la vez.

"Estos experimentos ofrecen una gran oportunidad para forzar el sistema y comprender los mecanismos que hacen que una biocostra sea lo suficientemente resistente como para sobrevivir al cambio climático", afirma Sasha Reed, ecóloga del Centro de Ciencias Biológicas del Suroeste del Servicio Geológico de los Estados Unidos (USGS por sus siglas en inglés).

Un ejemplo de suelo criptobiótico sano en un desierto de Utah.

Fotografía de Bazzano Photography, Alamy Stock Photo

El origen de la biocostra

A pesar de que en la actualidad las biocostras cubren miles de kilómetros cuadrados de suelo alrededor del mundo (los científicos estiman que abarcan el 12% de la superficie terrestre), cada costra comienza como un pequeño microbio llamado cianobacteria.

Arrastradas por el viento desde una biocostra ya existente, algunas especies de cianobacterias pueden sobrevivir en suelos blandos y áridos. Puede parecer poca cosa, pero es suficiente para germinar el inicio de un terreno con biocostras.

No obstante, estas células resistentes tienen una gran debilidad. Como plantas, absorben la luz del sol, pero su color pálido significa que no producen melanina, un pigmento oscuro que actúa como protector solar químico, dejando su ADN vulnerable a la dañina radiación UV.

Cuando los rayos del sol se intensifican, la cianobacteria unicelular se retrae justo debajo de la superficie, secretando unos azúcares adhesivos que crean un sendero que les permite moverse.

Factores de composición de la biocostra

Utilizando la punta de su paleta para cemento, Antoninka abre un pedazo de biocostra del tamaño de la mitad de un billete, haciendo palanca por debajo de las enmarañadas ramas de un árbol mezquite, y lo sujeta entre el pulgar y el índice.

Señala distintos granitos de polvo colgando del terrón en forma de hilos casi invisibles, poniendo en evidencia los carbohidratos adherentes que deja la cianobacteria. Sin esta actividad, explica Antoninka, este terrón sólido no sería más que arena.

“Piense en el spaghetti. Se arroja contra la pared y se queda pegado. Esto es igual”, explica Antoninka, entrecerrando los ojos por el brillante sol en Arizona, que alcanza los 29 grados centígrados incluso a mediados de noviembre (hemisferio norte). “A medida que las cianobacterias crean esta matriz, unen la superficie del suelo. Es genial”.

A través del viento, junto con la cianobacteria pálida, viaja su hermana que es más oscura. Ambos tipos de cianobacterias añaden nutrientes vitales y estabilidad a los suelos, brindando un hábitat favorable para el musgo, el liquen y los hongos, para cuando ellos, también, caigan volando.

Solo cuando la gama completa de organismos comienza a trabajar en conjunto, existe una verdadera biocostra, cuya época de crecimiento se inicia con las lluvias monzónicas estacionales.

Una vez que las aguas retroceden, los organismos de la biocostra se secan y se vuelven inactivos. Cuando llega la humedad, las plantas reviven. Reed no sabe cuánto tiempo puede pasar entre tiempos lluviosos, pero sospecha que se trate, al menos, de décadas, sino más.

Matthew Bowker, colega de Antoninka en la Universidad del Norte de Arizona, agrega que “si toda esa superficie terrestre no estuviera unida, sería verdaderamente susceptible a volarse por el viento o lavada por el agua”.

Imagen aumentada de las vainas que dejan las cianobacterias cuando se entierran.

Fotografía de USGS

La cianobacteria se mueve a través de partículas del suelo, dejando fibras adhesivas (los hilos blancos que se ven aquí) que agrupan dichas partículas. Estas fibras mantienen su característica adhesiva mucho después de muerta la cianobacteria, agrupándolas en una gruesa y continua costra de suelo.

Fotografía de USGS

Pérdidas personales, grandes ganancias

Puede que la biocostra haya evolucionado hasta soportar la sequía, pero no se ha desarrollado lo suficiente como para soportar a los humanos.

El muro fronterizo que separa a Estados Unidos de México se encuentra a lo largo del extremo sur del Monumento Nacional Organ Pipe Cactus. Las camionetas de la Patrulla Fronteriza de Estados Unidos producen una nube de polvo prácticamente constante bajo el cielo celeste, mientras atraviesan lo que solía ser el hábitat principal de la biocostra en esa zona.

Cuando Antoninka vino a observar cómo el tráfico y la maquinaria pesada traída para construir el muro afectó a las antiguas costras, hizo un descubrimiento predecible: están en malas condiciones. Cada paso provoca una pequeña nube de polvo suelto, dado que no hay biocostras que mantengan al suelo en su lugar durante los veranos monzónicos.

Antoninka asumió esta pérdida como algo personal. Saluda a las biocostras en el campo como si fueran viejas amigas. “¡Allí hay una Heppia!”, exclama, “¡y una Collema!”. Corriendo de un lado a otro, mientras delinea el perímetro de la costra recolectada durante el día por su equipo, le alegra mucho encontrar una floración inesperada. Agachándose, observa detenidamente el terreno oscuro dentro del polvo beige, y enfatiza: “Ay, ¡son tan lindas! ¡Hola, chicas!”.

Los esfuerzos de restauración de la biocostra

Consternada por la pérdida extensa de biocostra en el sudoeste debido a la construcción, los incendios y otras actividades humanas, Antoninka y Bowker cultivan biocostra en el laboratorio, con el objetivo final de crear materiales de trasplante para ayudar a la restauración de la biocostra.

Por esa razón, Antoninka y su equipo fueron al desierto de Sonora para cosechar biocostra sana de Organ Pipe, como también de los monumentos nacionales de Tonto y Casa Grande. En estos tres lugares se extraen pequeñas áreas sanas de biocostra para que sirvan como suministro de semillas para el laboratorio.

Afortunadamente para los investigadores, solo necesitan pequeños trozos, ya que los organismos de las biocostras son totipotentes, lo que significa que cualquier célula individual puede hacer crecer de nuevo al organismo entero mientras que las condiciones sean adecuadas.

Y “adecuado” significa duro. La vida en un invernadero, con su temperatura constante, sombra y humedad, es demasiado confortable para una biocostra; por ese motivo los experimentos allí fallaron.

Terrenos al aire libre protegidos del calor extremo y la aridez fueron suficientes para fortalecer a las pequeñas plantas sin matarlas. El equipo ahora está cultivando nuevas costras en yute y otros sustratos biodegradables para que las biocostras puedan ser enrolladas, transportadas y desenrolladas, de manera intacta, en una nueva ubicación.

“Antoninka está liderando. Está impulsando este campo de manera asombrosamente rápida”, dice Akasha Faist, ecologista de zonas de pastizales de la Universidad Estatal de Nueva México.

Durante años, expresa Faist, los ecologistas han estado esperando que las biocostras regresen por sus propios medios, pero ahora los esfuerzos, tanto de Antoninka, como de otras personas han comenzado a acelerar este proceso natural.

Preparando la biocostra para un nuevo clima

De momento, los investigadores han trasplantado biocostras basados en donde fueron encontradas originalmente. Pero el trabajo de Reed en USGS, demuestra que hasta los cambios más pequeños de temperatura y precipitaciones pueden generar un estrés letal a estos organismos que ya viven al límite.

En lugar de cultivar costras bajo las condiciones de hoy en día, Antoninka quiere cultivarlas en lugares más cálidos y secos para que se puedan proteger contra un planeta aún más caliente.

“Necesitamos dejar de restaurarlas en el ambiente en el que vivimos en el presente y comenzar a hacerlo teniendo en cuenta el futuro que viene”, advierte Antoninka, y agrega: “No sé si funcionará o no, pero vale la pena intentarlo”.

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