Cómo Los Árboles Se Comunican Entre Ellos

 Viajando por los gigantes bosques de la costa oeste de Canadá, alguien me comentó que los árboles se comunican entre ellos. Todo un ecosistema interactuando a través de raíces y hongos, una verdadera red de información y colaboración en el misterioso mundo del suelo. Esta forma de comprender la naturaleza me hizo mucho más sentido que todo lo aprendido hasta entonces. Y fascinado por la idea, nacieron las ganas de quedarme y aprender.

Por: Gabriel Orrego
 
Suzanne Simard, es profesora en la Universidad British Columbia. Una sabia mujer de los bosques, científica rigurosa y con una humildad que dan ganas de admirar. No me aguanté en aparecerme en la universidad y tocar la puerta de su oficina. Le pedí que me enseñara sobre los bosques lluviosos del norte y sus enigmas. Le pregunté si los árboles se comunican, sin saber que se me venía por delante un mundo de complejidad. “Sí, se comunican. Usan su propio método de comunicación. Los árboles no son individuos creciendo por su propia cuenta con el fin de ser el más exitoso. Más bien, son parte de una red que está en constante interacción, y en donde la colaboración es lo primordial. Esta red subterránea la llamamos red de micorrizas (“mycorrhizal network” en inglés)”.
En su vida profesional, Suzanne comenzó trabajando para la industria forestal, donde empezó a cuestionarse porqué las plantaciones manejadas no parecen, ni dan la sensación, de un bosque. Su mensaje proyecta la idea de mirar “el todo” en vez de las partes, lo que la llevó a su pregunta guía: ¿Qué está pasando en el suelo de un bosque?

Suzanne Simard. Foto: Gabriel Orrego

Para responder esta pregunta, comencemos por los hongos. Los hongos son seres misteriosos, unos incomprendidos con diversas funciones ecológicas. Entre ellos, existen parásitos, levaduras y saprofitos, encargados de descomponer la materia orgánica (algunos tan voraces que son capaces de digerir la madera); y los simbióticos, las micorrizas, de los cuales profundizaremos en este artículo.
Durante su evolución, estas criaturas de la tierra optaron por colaborar con las plantas para obtener a cambio azúcar y energía, proveniente de la fotosíntesis de la planta. Micorriza, (mico= hongo, riza= raíz) es la asociación simbiótica entre una raíz y las hifas del hongo, que se reconocen y encuentran en el suelo, tras un sofisticado intercambio de señales. La mayoría de las personas no lo sabe, pero los hongos pueden ser enormes organismos (el más grande y viejo del mundo, con 8.650 años y cubriendo más de 10 km2 de extensión bajo el bosque).
Cuando encontramos un hongo en el bosque, como las intrigantes amanitas o las deliciosas Boletus y chanterelas (todos hongos micorrízicos), estamos simplemente observando al cuerpo fructífero del hongo, o sea,  su órgano reproductor sexual, por donde libera sus esporas para explorar nuevas tierras. El resto se mantiene oculto a nuestro ojos, y su dinámica todavía desconocida a nuestra percepción.
Amanita Muscaria. Foto: Gabriel Orrego

La asociación mutualista planta-hongo, dos seres provenientes de reinos muy distintos, tiene resultados muy efectivos. Los árboles capaces de utilizar la energía del sol para reunir seis moléculas de CO2 y transformarlas en glucosa, transfieren desde la copas hasta sus raíces estos carbohidratos, alimentando a las micorrizas. El hongo, especialista del suelo, extiende su micelio (red de hifas) a velocidades sorprendentes, llegando a sitios que las raíces ni sospechan. Así, le entregan a sus plantas hospederas agua y nutrientes, inaccesibles de otro modo. Esta asociación es crucial, y el 95% de las plantas comparten esta simbiosis con los hongos. Incluso, se sostiene que la primera planta terrestre fue exitosa fuera del agua gracias a la asociación con un hongo.
Las micorrizas son conocidas desde hace décadas, pero no fue hasta hace poco que  comenzó a comprenderse la complejidad e importancia del rol que implica una red de micorrizas en los ecosistemas forestales. Se comienza a hablar de red cuando un hongo se conecta a las raíces de dos o más plantas, formándose así un puente de comunicación entre ellos. Esta conexión permite que, a través de avenidas subterráneas exclusivas, señales y nutrientes sean traspasados de planta a planta.
Este fenómeno revoluciona y desafía notablemente la preponderancia de la competencia en la evolución, sugiriendo la colaboración como factor primordial en la supervivencia de plantas y hongos. Un flujo compartido, mediado por gradientes de recursos (desde una fuente a un sumidero). Es decir, desde donde hay más recursos hacia donde escasean. Todo el bosque actuando como un solo organismo mediado por la red de micorrizas.
Ilustración red de micorrizas

En los últimos tres años, he estudiado cómo interactúan los bosques bajo el suelo, trabajando en mi experimento de magister con Suzanne y su grupo de investigadores, quienes durante décadas han estudiado este complejo fenómeno. Una visión que reconoce a las formaciones vegetales visibles sobre el suelo, como el lindo reflejo de lo que está pasando abajo en la rizósfera.
En un bosque del interior de British Columbia, Beiler et al. (2010) logró mapear la extensión y arquitectura de las redes de micorrizas. Utilizando novedosas técnicas moleculares, se observó que todo el bosque estaba conectado mediante raíces y hongos. Y como es de esperarse, los árboles más grandes y viejos establecían más conexiones. Suzanne los llama “Árboles Madre”: núcleos de vida donde convergen las conexiones.
Estos árboles son individuos dominantes en el bosque, con su follaje elevándose sobre las copas de los otros. Seres antiguos que representan inmensas fuentes de producción de energía. Energía que podría ser compartida a los árboles con menos acceso a la luz del sol. Las pequeñas plántulas recién germinadas en el sotobosque son colonizadas por la red de micorrizas y comienzan a recibir no sólo nutrientes del suelo, sino también carbohidratos provenientes de estos árboles ya establecidos.
Mapa de red de micorrizas, Asociación entre pino Oregón y Rhizopogon spp. Beiler et al, 2010

Interesantes experimentos se han llevado a cabo para entender esto. Utilizando isotopos estables (comúnmente, carbono13 y nitrógeno15), podemos inyectar un cierto compuesto en un árbol para luego detectarlo en otro. Es decir, se le inyecta un compuesto etiquetado molecularmente, que puede ser posteriormente rastreado.
En una investigación, realizada en los bosques de Columbia Británica, se plantaron pequeñas plántulas alrededor de un árbol madre que había sido inyectado con el isotopo de carbono13. Algunas de las plántulas fueron plantadas en bolsas que las excluían de la red de micorrizas, mientras que otras quedaron directamente en contacto con el suelo a su alrededor. Se descubrió que las plantas sin bolsas, además de haber recibido el isotopo inyectado al árbol madre, tuvieron mucha mayor sobrevivencia y mejor desarrollo.
De esta manera, Suzanne sostiene que un bosque tiene más resiliencia al funcionar como una comunidad, existiendo sinergias entre sus interacciones. Un bosque con conexiones entrelazadas por el suelo, tiene la  la capacidad de colaborar y ser más fuerte. Se ha demostrado que, además de transferir nutrientes, estos árboles usan la red de micorrizas para enviarse señales de defensa. En un invernadero se plantaron juntos varios individuos de pino oregón, algunos de ellos aislados en bolsas de poro fino. Algunos de los árboles fueron estresados a través de una infección inducida con larvas que se comían su follaje. Luego, los árboles que no estaban aislados de la red de micorrizas comenzaron a producir enzimas para sobre-activar el sistema inmune y estar más fuertes (como la producción de resinas y compuestos tóxicos), mientras que los aislados del suelo no mostraron cambios metabólicos, quedando más susceptibles al posible ataque.
La facilitación entre plantas ha sido profundamente estudiada, como por ejemplo, el llamado efecto nodriza, donde un árbol ya establecido propicia a la regeneración, protección contra herbívoros o mayor humedad y materia orgánica. Las interconexiones por el suelo abren un mundo de posibilidades, que promueven la protección del suelo y su microbiología, y confirman el efecto nodriza, donde árboles más viejos nutren y fortalecen a las nuevas generaciones.
Como ya mencioné, los arboles con mayor edad del bosque -árboles madre- son parte fundamental de la red. Sus raíces ya establecidas pueden abarcar grandes extensiones, aumentando las potenciales conexiones con hongos micorrízicos y, a su vez, con más arboles. En ciertas condiciones donde los suelos son pobres o hay limitaciones de agua, hasta el 70% de la biomasa de un árbol puede ser subterránea. Con esto podemos comenzar a percibir lo complejo y dinámico del suelo, y la cantidad de vida interactuando bajo nuestros pies.
Cono pino oregón colonizado por hongos. Foto: Gabriel Orrego

Uno de los descubrimientos que más me ha llamado la atención dentro del laboratorio acá en UBC, es la investigación de mi compañera Amanda Asay. Tal como Suzanne, ella tiene esta idea de mirar el bosque como familia, y bajo supervisión de Suzanne, ha llevado a cabo una investigación para responder la siguiente pregunta: ¿se reconocen los árboles entre ellos?
En la tésis de Amanda se llevó a cabo el siguiente experimento: en la misma maceta se plantaron tres árboles, uno más grande y dos pequeños desde semilla. Uno de los retoños tenía parentesco con el árbol más grande (sus semillas provenían de la misma madre) y el otro era un extraño de otra región. Resulta que luego de unos meses, había significativamente más conexiones entre los que tenían parentesco, mas aún, el grande le transfería más nutrientes a su familiar que al extraño. No se entiende todavía exactamente el mecanismo para explicar estos resultados, pero existe la tendencia.
Sin embargo, las conexiones y colaboraciones no se quedan entre hermanos, ni siquiera entre individuos de la misma especie. Suzanne en su tesis de doctorado, experimentó con abedules (Betula papyrifera) y pinos oregón (Pseudotsuga menziesii), especies muy lejanas genéticamente, pero que crecen juntas de forma natural. Suzanne observó que estas dos plantas, una conífera y otra latifoliada, estaban altamente conectadas por la red de micorrizas. Pero además notó interesantes patrones en la dirección del flujo subterráneo de recursos. Durante el invierno, el abedul bota las hojas, mientras que el pino oregón las mantiene. Por lo tanto, durante esta época, el pino oregón le envía azúcar al abedul para apoyarlo en sus funciones básicas, y luego, cuando llega la primavera, el abedul se activa formado su vigoroso follaje y los recursos fluyen hacia el pino oregón.
Actualmente, unos de los grandes proyectos de Suzanne (proyecto árbol madre), en el cual estamos todos embarcados, consiste en una serie de tratamientos silvícolas alrededor de toda la provincia de Columbia Británica, siguiendo una gradiente climática (temperatura y precipitaciones). En cada sitio se están cosechando parcelas de bosques, a distintas intensidades.  O sea, tratamientos que remueven por ejemplo el 10%, 25%, 50%, 80% y 100% de los árboles. Ante estos distintos niveles de perturbación, se quiere observar a mediano y largo plazo qué sucede con las conexiones en la red de micorrizas, cómo afecta en las funciones del bosque y el desempeño de la futura regeneración.
Este experimento me parece de una visión admirable. Si logramos tener un mejor entendimiento de lo valioso que significa conservar la red, podríamos mejorar sustancialmente nuestro manejos forestales. Los árboles madres, almacenan un legado que debería poder ser transferido a los bosque del futuro.
Esta rama de investigación se presta para mucha interpretaciones, y sin duda idealizamos con una visión antropocentrista. Tal vez todavía no entendemos completamente la interacción entre los hongos y las plantas, o si existe realmente alguna intención por parte del árbol madre en transferirle azúcar a las nuevas generaciones, pero sí sabemos que estás interacciones existen y que los flujos de nutrientes, agua o información están siendo enviados y recibidos. Creo que nos lleva nuevamente a pensar en el bosque como un todo y que, ante la ausencia de alguna de la partes, el organismo podría perder su vitalidad, equilibrio dinámico y resiliencia. Es fundamental que, para poder preservar y convivir con los bosques ante un escenario inestable y cambiante, comencemos a conocerlos por debajo y mirarlos con la complejidad que merecen: con una visión holística donde el suelo es un ente vivo que conecta a los árboles.

Referencias
Bingham, M. A., & Simard, S. (2012). Ectomycorrhizal networks of Pseudotsuga menziesii var. glauca trees facilitate establishment of conspecific seedlings under drought. Ecosystems, 15(2), 188-199.
Read, D. J., & Perez‐Moreno, J. (2003). Mycorrhizas and nutrient cycling in ecosystems–a journey towards relevance?. New Phytologist, 157(3), 475-492.
Simard, S. W., Asay, A. K., Beiler, K. J., Bingham, M. A., Deslippe, J. R., Xinhua, H., Philip, L. J., Song, Y., Teste, F. P. (2015). Resource transfer between plants through ectomycorrhizal fungal networks. In: Horton TR, ed. Mycorrhizal networks. Springer berlin Heidelberg.
Simard, S. W., Beiler, K. J., Bingham, M. a., Deslippe, J. R., Philip, L. J., & Teste, F. P. (2012). Mycorrhizal networks: Mechanisms, ecology and modelling. Fungal Biology Reviews, 26(1), 39–60. http://doi.org/10.1016/j.fbr.2012.01.001
Smith, S. E., & Read, D. J. (2008). Mycorrhizal symbiosis. Academic press.
http://simardlab.forestry.ubc.ca/people


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