Los árboles se comunican a través de una red de raíces y microbios en formas que mejoran su crecimiento y pueden reducir el dióxido de carbono en la atmósfera, mitigando el cambio climático. Pero nadie sabe por qué tantos árboles tropicales se asocian con bacterias para capturar el nitrógeno del aire cuando ya crecen en suelos ricos en nitrógeno. Un experimento a gran escala en el Instituto Smithsonian de Investigaciones Tropicales (STRI) para abordar esta paradoja, mostró que cada especie tiene sus propias estrategias únicas de captura de nutrientes, lo que subraya la importancia de la biodiversidad en proyectos exitosos de reforestación.

Los suelos tropicales pueden ser ricos en nitrógeno, pero pobres en fósforo utilizables por las plantas. Muchas especies de árboles tropicales, generalmente en la familia de las leguminosas, tienen nódulos en sus raíces, formados por bacterias para capturar el gas nitrógeno del aire y convertirlo en nitrógeno útil para el crecimiento y el almacenamiento de carbono.

"La gente especuló que las especies fijadoras de nitrógeno podrían canalizar nitrógeno adicional para producir la enzima fosfatasa para capturar el fósforo", comentó Jefferson Hall, director del experimento de la Cuenca del Canal de Panamá del Smithsonian: el Proyecto Agua Salud. "Pero la evidencia fue limitada".

Hall y sus colegas se dieron cuenta que el experimento a escala de paisaje diseñado para descubrir cómo los árboles tropicales almacenan carbono, afectan el suministro de agua y conservan la biodiversidad, sería el lugar perfecto para hacer esta pregunta, porque, a diferencia de los bosques naturales, hay suficientes individuos de cada especie para poder generalizar sobre cómo se comportan. El equipo comparó entre seis y 13 árboles individuales en cada una de cuatro especies fijadoras de nitrógeno y tres especies que no fijaban nitrógeno para producir fosfatasa.

"Pienso en los árboles como individuos, como tomadores de decisiones activos, comunicando e intercambiando materiales, eligiendo una estrategia sobre otra", comentó Sarah Batterman, autora principal de este estudio, además de profesora asociada e Investigadora independiente del Consejo de Investigación del Medio Natural de la Universidad de Leeds, Reino Unido. "En general, los árboles fijadores de nitrógeno produjeron más fosfatasa, pero los que no son fijadores de nitrógeno también lo hicieron, a veces tanto como los fijadores de nitrógeno, lo que demuestra la diversidad de estrategias que existen".

"Esperábamos encontrar evidencia para la hipótesis del comercio de nutrientes: los fijadores de nitrógeno invierten en enzimas fosfatasas ricas en nitrógeno, lo que resolvería la paradoja de por qué hay más árboles que fijan nitrógeno en estos suelos ricos en nitrógeno de los bosques tropicales", comentó Batterman. "Pero no encontramos ningún soporte general para esta hipótesis. Entonces consideramos la hipótesis del balance de nutrientes: que los árboles ajusten sus estrategias de captura de nutrientes para satisfacer sus necesidades, fijando más nitrógeno en suelos pobres en nitrógeno, produciendo más fosfatasa en suelos pobres en fósforo. No encontramos soporte generalizado para esto, tampoco".

"Un hallazgo importante de este estudio es que la alta actividad de la fosfatasa no está restringida a los árboles que fijan nitrógeno, sino que varía notablemente entre las leguminosas y las especies no leguminosas", comentó Ben Turner, coautor y director del Laboratorio de Suelos de STRI.

"Lo emocionante es que ahora podemos aplicar lo que aprendimos sobre los procesos biológicos básicos a los esfuerzos de reforestación para maximizar la captura de carbono y mitigar el cambio climático", comentó Batterman. "Ahora sabemos qué especies de árboles pueden ser mejores para acceder al fósforo, que puede ser mejor para obtener nitrógeno y, lo más importante, que la biodiversidad es fundamental para los proyectos de reforestación".

El Proyecto Agua Salud, una colaboración entre STRI, la Autoridad del Canal de Panamá y el Ministerio del Ambiente de Panamá (MiAmbiente). Las plantaciones de especies nativas son parte de los programas Smart Reforesation, BiodiversiTREE y TreeDivNet.

"Queremos agradecer especialmente a quienes apoyan el Proyecto Agua Salud: ForestGEO, la Fundación Heising-Simons, el banco HSBC, Stanley Motta, el Small World Institute Fund, el Smithsonian Institution’s Competitive Grants for Science, el Smithsonian Institution’s Grand Challenges Grants, la familia Hoch, la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU., la Universidad Nacional de Singapur, STRI y la universidad Yale-NUS, porque creen en reducir la distancia entre la investigación aplicada y la teórica", comentó Hall. La autora principal también recibió apoyo de la Universidad de Princeton, un programa de becas a corto plazo de STRI y una subvención del Consejo de Investigación del Medio Natural del Reino Unido.

Ref. Batterman, S.A, Hall, J.S., Turner, B.L, et al. 2018. Phosphatase activity and nitrogen fixation reflect species differences, not nutrient trading or nutrient balance, across tropical rainforest trees. Ecology Letters. https://onlinelibrary.wiley.com/journal/14610248