Investigadores del Centro de Estudios Avanzados de Blanes del CSIC colaboran en un estudio internacional para predecir los efectos del cambio climático en los ecosistemas de montaña en Europa. Han estudiado casi 16.000 genes funcionales de bacterias, algas y hongos presentes en el microbioma acuático que crece sobre piedras y rocas de ríos de montaña. El microbioma aumentará en un 30% la diversidad genética, y descompondrá y liberará a la atmósfera más cantidad de carbono en zonas alpinas y boreales. Los efectos serán más acusados en las regiones norte y central de Europa y Asia.
La comprensión a gran escala de los patrones de la diversidad funcional microbiana es esencial para anticipar los impactos del cambio climático en los ecosistemas de todo el mundo. Los gradientes de altitud y temperatura en zonas de montaña de diferente latitud son excelentes laboratorios naturales para entender esos procesos y predecir las respuestas de los ecosistemas y de la biosfera en general a los cambios desencadenados por la alteración del sistema climático.
Científicos finlandeses, chinos y españoles han realizado un estudio a escala continental para predecir los efectos del cambio climático en los ecosistemas de montaña de Europa y Asia, en altitudes que van desde los 18 hasta los 4045 metros sobre el nivel del mar. Entre ellos hay investigadores del Centro de Estudios Avanzados de Blanes (CEAB) del CSIC. Los científicos han recogido muestras del microbioma acuático que crece sobre las rocas y piedras cubiertas de agua en torrentes de áreas montañosas en Noruega, España y China, y han identificado casi 16,000 genes funcionales de bacterias, algas y hongos. Estos genes son esenciales para el ciclo de nutrientes, la autodepuración de las aguas y el funcionamiento saludable del ecosistema. Su diversidad funcional aumenta la eficiencia en la descomposición del carbono orgánico y el reciclado de los compuestos biológicos.
El artículo, publicado en Microbiome, indica que aspectos directamente relacionados con el clima, como la temperatura media durante el periodo vegetativo o la precipitación media durante el invierno, tienen efectos muy marcados en la funcionalidad del microbioma, que queda reflejado a grandes escalas geográficas. Según muestra el estudio, el clima controla la diversidad y la composición genética funcional microbiana en estos ecosistemas a gran escala. Por tanto, tanto los genes como los procesos ecosistémicos en los que están implicados son muy sensibles a las variaciones climáticas, especialmente en latitudes altas. Es probable que la diversidad funcional de los microbios crezca y su composición varíe a medida que el clima se vuelve más cálido.
“Lo que vemos es que el clima controla de manera fundamental los patrones biogeográficos de genes funcionales microbianos, por lo que en un escenario de cambio climático esperamos cambios importantes en la diversidad y composición de los mismos”, comenta Félix Picazo, autor principal del estudio. “Esto nos lleva a pensar en posibles alteraciones de procesos ecosistémicos clave, como la emisión de gases de efecto invernadero, el reciclaje de nutrientes o la capacidad de respuesta ante situaciones de estrés”, concluye.
Podrían liberar una mayor cantidad de gases de efecto invernadero
“Los resultados de este estudio sugieren que los procesos que lleva a cabo el microbioma y que resultan vitales para las vías fluviales, como la descomposición de la materia orgánica y el reciclado de nutrientes, podrían volverse cada vez más eficientes y, por ello, podrían liberar una mayor cantidad de gases de efecto invernadero a la atmósfera”, indica Emilio O Casamayor investigador del CEAB. “Esta alteración supondrá una aceleración de los ciclos biogeoquímicos en zonas alpinas y boreales, lo que podría exacerbar inicialmente la modificación climática en curso, si bien estos sistemas podrían volverse más productivos”, pronostica.
El estudio concluye que los cambios que está experimentando el sistema climático actual tendrán efectos directos sobre la funcionalidad de los ecosistemas acuáticos de montaña, y esos efectos serán más acusados en las regiones norte y central de Europa y Asia, donde la diversidad de genes funcionales puede crecer hasta un 30% y la composición de los genes funcionales puede cambiar hasta un 35% para 2060-2080 en comparación con la situación actual.
Picazo, F., Vilmi, A., Aalto, J., Soininen, J., Casamayor, E.O. et al. Climate mediates continental scale patterns of stream microbial functional diversity. Microbiome 8, 92 (2020). https://doi.org/10.1186/s40168-020-00873-2