efecto del incremento de la temperatura sobre hongos edáficos en

EFECTO DEL INCREMENTO DE LA TEMPERATURA SOBRE HONGOS EDÁFICOS
EN UN BOSQUE ALTOANDINO (CUENCA DEL RÍO BLANCO, CUNDINAMARCA)
MARÍA CAMILA CASADIEGO URIBE
PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA
FACULTAD DE CIENCIAS
CARRERA DE BIOLOGÍA
Bogotá, D. C.
Junio de 2011
EFECTO DEL INCREMENTO DE LA TEMPERATURA SOBRE HONGOS EDÁFICOS
EN UN BOSQUE ALTOANDINO (CUENCA DEL RÍO BLANCO, CUNDINAMARCA)
MARÍA CAMILA CASADIEGO URIBE
Ingrid Schuler, Ph.D.
Decana Académica
Andrea Forero, M.Sc.
Directora de Carrera
EFECTO DEL INCREMENTO DE LA TEMPERATURA SOBRE HONGOS EDÁFICOS
SEN UN BOSQUE ALTOANDINO (CUENCA DEL RÍO BLANCO, CUNDINAMARCA)
MARÍA CAMILA CASADIEGO URIBE
Amanda Varela, Ph.D.
Directora
Marcela Franco, Ph.D.
Jurado
NOTA DE ADVERTENCIA
Artículo 23 de la Resolución N° 13 de Julio de 1946
“La Universidad no se hace responsable por los conceptos emitidos por sus alumnos en
sus trabajos de tesis. Solo velará por que no se publique nada contrario al dogma y a la
moral católica y por qué las tesis no contengan ataques personales contra persona
alguna, antes bien se vea en ellas el anhelo de buscar la verdad y la justicia”.
RESUMEN
Con el fin de conocer el efecto que tiene la temperatura sobre la densidad y riqueza de
hongos totales y antagonistas, en un bosque altoandino ubicado en la Cuenca del Río
Blanco, municipio de la Calera, se establecieron nueve pirámides truncadas de
policarbonato para elevar la temperatura del suelo. Después de 8 meses de instalados los
dispositivos se realizaron dos muestreos de suelo separados por dos meses, en épocas
climáticas distintas. Las muestras se llevaron al laboratorio donde se realizaron siembras
en placa profunda en diferentes medios de cultivo, y pruebas fisicoquímicas a cada
muestra. Para evaluar el efecto de la temperatura y de la época climática sobre la
densidad y riqueza de hongos totales y hongos antagonistas se realizó un análisis de
varianza factorial para observar las posibles diferencias dentro y fuera del dispositivo, y
entre las épocas climáticas; también se realizó una correlación de Pearson, para
determinar la relación de las variables fisicoquímicas con la densidad y riqueza de
hongos totales y antagonistas. Se debe tener en cuenta que el análisis para los hongos
antagonistas solo se realizó para una época climática, evaluando solo dentro y fuera del
dispositivo y que para los hongos totales se evaluaron las condiciones dentro y fuera del
dispositivo y las épocas climáticas. Los resultados obtenidos mostraron que la densidad
de hongos totales y hongos antagonistas no varió dentro y fuera del dispositivo, ya que
los cambios de temperatura medidos con un termómetro de suelo fueron menores a 1°C,
lo cual no fue suficiente para provocar un cambio en la densidad de hongos. La
densidad de hongos totales aumentó en la época, dado el porcentaje de humedad lo que
posiblemente facilitó la disponibilidad, absorción de nutrientes e intercambio de iones,
favoreciendo la densidad de hongos. La riqueza de hongos antagonistas no presentó
diferencias significativas dentro y fuera del dispositivo ya que como se mencionó
anteriormente la única variable que cambio entre las condiciones evaluadas fue la
temperatura, no siendo este aumentó suficiente para ocasionar un cambio en la riqueza
de hongos antagonistas. Entre las variables fisicoquímicas analizadas (pH, materia
orgánica, temperatura, textura, distribución de agregados), la humedad fue la única
variable que presentó cambios significativos, siendo mayor en época de lluvia. En
conclusión se determinó que la densidad y riqueza de hongos antagonistas dentro y
fuera del dispositivo no se vió afectada por el aumento de la temperatura, siendo esta la
única variable que cambio entre las condiciones. Sin embargo se observó que la
densidad de hongos totales fue afectada positivamente por la época de lluvias,
posiblemente por el alto porcentaje de humedad para la época de lluvia, el cual pudo
favorecer la densidad de hongos siendo ésta la única variable que presentó una relación,
la cual fue positiva con la densidad de hongos.
INTRODUCCIÓN
Los cambios en las condiciones climáticas ocasionados por el calentamiento global
están generando un aumento de la temperatura que afecta a todos los ecosistemas. Sin
embargo los ecosistemas de alta montaña son los más vulnerables a estos efectos, ya
que la formación de nubes en este ecosistema se presenta a mayor altura, a causa del
aumento de gases de efecto invernadero en la atmósfera. Dicho efecto altera las
condiciones climáticas afectando la captura, almacenamiento y regulación hídrica,
influyendo en el desarrollo de todos los organismos del suelo, en especial el de los
hongos, los cuales crecen en lugares con altos contenidos de humedad. Dentro de estos
microorganismos encontramos los antagonistas y fitopatógenos, los cuales cumplen
importantes funciones en el ecosistema, ya que los antagonistas actúan como
controladores biológicos de los hongos fitopatógenos, siendo estos últimos los causantes
de graves enfermedades en las plantas, generando grandes pérdidas en los cultivos. Sin
embargo en Colombia se desconocen los efectos que tendrá el aumento de la
temperatura sobre la riqueza y densidad de los hongos antagonistas en ecosistemas tan
vulnerables como los bosques de alta montaña. Por lo tanto es de gran importancia
evaluar cuáles serán los cambios que presentarán estos organismos con el aumento de la
temperatura, con lo cual se espera que la densidad y riqueza de hongos aumente; por lo
anterior es importante implementar medidas de mitigación que permitan reducir el daño
generado por el cambio climático.
PROBLEMA
El incremento de los gases de efecto invernadero producto del uso de combustibles
fósiles, cambio en el uso del suelo y de la cobertura vegetal está generando un
desequilibrio en el balance térmico del planeta, lo que se traduce en el aumento de la
temperatura del mismo (Bunyard, 2010). Dicho aumento genera el derretimiento de los
glaciares, tormentas destructivas, aumento de la severidad de las inundaciones,
intensificación de las sequías, lluvias extremas, entre otros (IPCC, 2007). El aumento de
la temperatura causa cambios en las precipitaciones y humedad del planeta, alterando la
densidad y riqueza de los microorganismos, puesto que el crecimiento de estos está
estrechamente relacionado con la temperatura y la humedad. Estos dos factores influyen
directamente en su metabolismo y reproducción. Sin embargo se desconocen los efectos
del cambio de temperatura sobre las poblaciones de los diferentes grupos de hongos,
dado que pueden verse afectadas las interacciones entre estas y con otros grupos de
organismos. Adicionalmente, puede haber un desequilibrio en el sistema, ya que
algunas especies se verán favorecidas mientras que otras se ven perjudicadas con dichos
cambios (Rodríguez et al. 2010).
Los microorganismos del suelo como es el caso de las bacterias y hongos cumplen una
función muy importante en el ecosistema debido a que ayudan al ciclaje de nutrientes,
mejoran la calidad del suelo y ayudan a la descomposición de la materia orgánica. Los
hongos al ser los principales transformadores de la materia orgánica, ayudan a mejorar
la calidad del suelo aumentando los nutrientes disponibles, para que puedan ser
asimilados por las plantas y otros organismos del suelo (Agrios, 2005; Deacon, 2006).
Dentro de los hongos se encuentran dos grupos importantes, los fitopatógenos que son
causantes de graves enfermedades en las plantas, especialmente en los cultivos,
generando grandes pérdidas económicas y un problema para la seguridad alimentaria.
Por otra parte están los antagonistasque actúan como controladores biológicos de ciertos
hongos fitopatógenos; estos compiten por espacio y recursos restringiendo el
crecimiento, liberando sustancias antibióticas que inhiben el crecimiento de los
patógenos, y produciendo enzimas hidrolíticas que degradan la pared del patógeno,
provocando la muerte del mismo. Estos corresponden a algunos mecanismos que usan
los hongos antagonistas para controlar el crecimiento de los patógenos, y de este modo
ayudan a reducir el uso excesivo de fungicidas (Plaster, 2000).
Debido a que el crecimiento de los hongos está estrechamente relacionado con las
condiciones climáticas, sobre todo con las variables de temperatura y humedad, es de
suma importancia conocer cómo se ve alterado el ensamblaje de hongos antagónicos
con el incremento de la temperatura en un ecosistema de alta montaña, siendo éste uno
de los ecosistemas más vulnerables a los efectos del calentamiento de la Tierra. Estudios
realizados por el IPCC (Intergovernmental Panel of Climate Change) predicen que para
el año 2040 la temperatura global aumentará 1°C, siendo el ecosistema de alta montaña
uno de los ecosistemas más vulnerables a los efectos del calentamiento global. Por lo
tanto es pertinente evaluar y proponer estrategias de mitigación a los posibles efectos
generados por este aumento, ya que se desconocen los efectos que tendrá el aumento de
la temperatura sobre estos organismos (IPCC, 2007).
MARCO CONCEPTUAL
Calentamiento global. El calentamiento de la Tierra es causado por el uso excesivo de
combustibles fósiles, cambio en el uso del suelo, transformación de la cobertura vegetal,
sobrexplotación de los recursos naturales, entre otros, lo cual provoca un aumento de la
temperatura global. La acumulación de los gases de efecto invernadero en la atmósfera,
no permite que la radiación solar pueda escapar, lo que causa que la temperatura del
planeta aumente (Brown, 2010). Dichos gases de efecto invernadero, tales como el
CO2, metano y óxido de nitrógeno contribuyen con el 63% del calentamiento global,
productos generados principalmente por actividades antrópicas como la industria, la
agricultura, la ganadería y el uso excesivo de fertilizantes (Bunyard, 2010; Rodríguez et
al. 2010). El aumento de la temperatura de la Tierra provoca disminución de las
cosechas, derretimiento de los glaciares, tormentas destructivas, aumento de la
severidad de las inundaciones, intensificación de las sequías, aumento de la frecuencia
y alteraciones de los incendios. Estos efectos tangibles del cambio climático, a su vez
afectan todos los ecosistemas y los organismos que los componen (Bunyard, 2010).
En los últimos 100 años la temperatura de la superficie terrestre ha aumentado alrededor
de 0,6°C, siendo mayor que en los últimos 900 años. Esta diferencia significativa se da
principalmente en las regiones tropicales y subtropicales (Brown, 2010). Algunas
especies y ecosistemas como es el caso de los ecosistemas marinos y polares, son más
sensibles a aumentos de temperatura menores a 1°C; aumentos entre 1-2°C provocan
impactos más fuertes y numerosos (Lorente et al. 2004). Los efectos producidos por el
cambio climático no son predecibles fácilmente, pues pueden afectar distintos niveles
del ecosistema, los cuales presentan repuestas diferentes (Odum, 2006).
Calentamiento global y los hongos. Los cambios generados por el calentamiento
global provocan cambios en los patrones climáticos, afectando los flujos de materia y
energía dentro de los ecosistemas, los cuales determinan su funcionamiento y la
diversidad de los mismos. Dichos cambios influyen directamente sobre las especies y
los tamaños poblacionales, que varían según la disponibilidad de recursos, afectando
directamente la densidad y riqueza de los hongos. Se entiende como densidad la
cantidad de individuos de una misma especie por unidad de área, y como riqueza la
cantidad de especies de un lugar (Odum, 2006; Purves et al. 2004). Tanto la densidad
como la riqueza se pueden ver alteradas por algunas condiciones del medio, como son la
temperatura y la humedad, afectando la calidad y la disponibilidad de la materia
orgánica, siendo esta esencial para el desarrollo de los microorganismos del suelo
(Plaster, 2002).
El suelo es un sistema abierto y complejo, componente básico de todos los ecosistemas
terrestres (Plaster, 2002), donde se dan procesos vitales controlados principalmente por
la actividad biológica, como el flujo de energía en las cadenas tróficas, retención de
agua, procesos de meteorización, movilización de nutrientes hacia
las plantas, la
descomposición de la hojarasca,
almacenamiento de gases de invernadero, y hábitat
para muchas especies (Cortés, 2004;Plaster, 2002).Muchos de estos procesos como la
descomposición de la materia orgánica son realizados por microorganismos, donde
encontramos dos grandes grupos, las bacterias y hongos. Dentro de estos grupos los
hongos son los principales transformadores de la materia orgánica; además cumplen
funciones como el ciclaje de nutrientes, la transformación de la materia orgánica y
mejoramiento de la calidad del suelo (Burges&Raw, 1971;Plaster, 2002; Cortés, 2004).
Todos estos procesos son afectados por las condiciones climáticas que varían por el
calentamiento de la Tierra.
Importancia de los hongos. El suelo es el componente fundamental de todo ecosistema
terrestre, donde se da la mayoría de procesos importantes para el funcionamiento de los
ecosistemas. Estos procesos están mediados principalmente por bacterias y hongos;
siendo los hongos los principales descomponedores de materia orgánica, facilitando la
distribución de nutrientes, y de esta manera mejorando la calidad del suelo (Plaster,
2002). Dentro de los hongos se encuentran los fitopatógenos y antagonistas. Los
fitopatógenos son causantes de muchas enfermedades en las plantas, generando grandes
pérdidas económicas; los antagonistas al servir como controladores biológicos
constituyen una herramienta importante para mantener el equilibrio del suelo. Por esta
razón, la investigación enfocada al estudio de estos grupos se considera de gran
importancia, ya que tanto su impacto en la agricultura, como en el uso de suelos en
general, provoca una disminución considerable en la productividad de la mayoría de los
cultivos (Atlas &Bartha, 2002; Agrios, 2005). Los hongos fitopatógenos atacan las
plantas debilitan sus tejidos, y por ende provocan una reducción en el crecimiento; en
algunos casos puede causar la muerte de las plantas (Agrios, 2005; Kendrick, 2000). Por
otro lado los hongos antagonistas utilizan diversos mecanismos como son la producción
de sustancias antibióticas que inhiben el crecimiento de los fitopatógenos, la liberación
de enzimas hidrolíticas que degradan la pared celular, ocasionando la muerte de éstos,
entre otros. A su vez compiten por espacio y recursos, los cuales restringen el
crecimiento y la proliferación de los hongos; estos mecanismos son los más importantes
para controlar los hongos fitopatógenos y las enfermedades causadas por éstos (Atlas
&Bartha 2002; Deacon, 2006). En este sentido se puede atribuir un equilibrio ecológico
entre las poblaciones de estos organismos, ya que coexisten en un mismo ambiente
(Odum, 2006; Purves, 2004). Dicho equilibrio está dado por las relaciones ecológicas de
ambos grupos, que son resultado de su proceso evolutivo, del tipo de ecosistema en que
se encuentran y de las condiciones ambientales (Odum, 2006). Las especies dentro de
una comunidad pueden clasificarse en grupos funcionales, que son grupos de especies
emparentadas filogenéticamente, que explotan un recurso en común de forma similar
(Odum, 2006; Magurran, 2004).
Bosque altoandino y calentamiento global. Los bosques son ecosistemas conservados,
con una alta diversidad de especies, generando un equilibrio ecológico, que los hace
ecosistemas estables, y con relaciones ecológicas muy estrechas (Purves, 2004). La
materia orgánica de los bosques proviene principalmente de las hojas caídas, troncos de
árboles muertos, y de la raíces de los mismos; estos son de gran importancia ya que
constituyen el hábitat de muchas especies, modulan el flujo hidrológico y ayudan a la
conservación de los suelos (Plaster, 2002; Purves et al. 2004). Específicamenteel
bosque altoandino se encuentra entre los 2.800 y 3.200 m de altitud; presenta una alta
diversidad biológica debido a su alto porcentaje de humedad. Bajo estas condiciones se
desarrollan altas variedades de epífitas como orquídeas, musgos y líquenes que ayudan
a la regulación del flujo hídrico (Osejo, 1995; Tobón, 2009). El bosque altoandino es un
ecosistema altamente conservado, pero en la actualidad gran parte de este ecosistema
están siendo alterado por el cambio en el uso del suelo, empleándose principalmente
para el pastoreo de ganado vacuno y ovino (Osejo, 1995).
La importancia de los bosques altoandinos radica en que son ambientes de alta energía,
con abundantes fuentes de agua en forma de humedales y complejas redes hídricas; este
ecosistema, además de su gran aporte hídrico presenta formaciones vegetales únicas en
el mundo, por su composición florística, y por sus altos niveles de endemismo y
diversidad biológica (Tobón, 2009). De igual manera contribuye al control de la erosión
de los suelos y a mantener la calidad del agua; se sabe que la hojarasca y los musgos
son capaces de almacenar grandes cantidades de humedad, lo que determina que este
ecosistema tenga una alta diversidad de microorganismos (Tobón, 2009).
Algunos estudios han reportado que muchos de los bosques ubicados en el trópico
pueden ser muy sensibles al calentamiento global, causando cambios en los patrones
climáticos y alterando el ciclo hidrológico de estos ecosistemas (IPCC, 2007). El
aumento de los gases de efecto invernadero altera los ecosistemas de alta montaña,
ocasionando que la formación de nubes se presente a mayor altura, modificando las
condiciones ambientales donde estos organismos se encuentran adaptados (IPCC,
2007).
1.
OBJETIVOS
1.1.
OBJETIVO GENERAL
Evaluar el efecto que tiene el incremento de la temperatura y de algunas variables
fisicoquímicas sobre la densidad y riqueza de hongos antagonistas del suelo bajo un
bosque altoandino, ubicado en la Cuenca del Río Blanco, Municipio de la Calera.
1.1.1. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Comparar la densidad de hongos totales y hongos antagonistas de suelo bajo un bosque
altoandino con y sin aumento de temperatura.
Comparar la riqueza de hongos antagonistas de suelo bajo bosque altoandino con y sin
aumento de temperatura.
Establecer la relación entre las variables fisicoquímicas y la temperatura sobre la
densidad y riqueza de hongos antagonistas.
METODOLOGÍA
ÁREA DE ESTUDIO. El estudio se realizó en la Vereda Mundo Nuevo ubicada en la
Cuenca del Río Blanco, Municipio de la Calera, con un área total de 40.528 ha., la cual
es la principal fuente hídrica del Parque Nacional Chingaza y aporta el 80% del agua
potable para la ciudad de Bogotá. Esta zona presenta una pluviosidad monomodal con
valores que oscilan entre 1500 y 1700 mm. La época seca se presenta en los meses de
enero a marzo principalmente, y la época lluviosa en los meses de abril a septiembre. La
temperatura media anual es de 13°C y la humedad relativa presenta valores máximos de
90% y mínimos de 60%. Esta zona presenta suelos del orden de Inceptisoles y una
textura franco-arenosa, presentado una productividad y tasa de ciclaje de nutrientes baja
(IDEAM, 2007, Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial, 2004).
MUESTREO. En un bosque altoandino ubicado en la zona descrita anteriormente, se
montó un experimento que consistió en colocar sobre el suelo nueve pirámides
truncadas de policarbonato, separadas por una distancia mínima de 50 m, las cuales
tuvieron como fin elevar la temperatura del suelo (Fig.1). Este dispositivo proporciona
una alta tramitancia solar al suelo, debido a que actúa como trampa solar aumentando la
temperatura dentro del dispositivo (Molau et al.1996). Para el estudio se realizaron dos
muestreos separados por dos meses, donde cada muestreo presentó condiciones
climáticas distintas. El primer muestreo se realizó después de 8 meses de instaladas las
pirámides, tomando muestras de suelo dentro y fuera de cada pirámide en los primeros
20 cm de profundidad, registrando la temperatura utilizando un termómetro de suelo
tanto dentro como fuera del dispositivo. Las muestras de suelo fueron almacenadas en
bolsas de cierre hermético, y llevadas al laboratorio donde se almacenaron en una
nevera a 4°C, debido a que esta temperatura reduce la tasa metabólica de los hongos, lo
que permite que la densidad y riqueza no se vea alterada por cambios en la temperatura.
Figura 1. Pirámides truncadas de policarbonato utilizada para elevar la temperatura del
suelo.
ANÁLISIS DE LABORATORIO
Determinación de la densidad y riqueza de hongos antagonistas. Para la siembra de
las muestras se agregaron10 g de suelo a 90ml de solución salina al 0,85%. Esta
suspensión se agregó en un frasco de 250 ml, dejándolo en agitación continua durante
30 min a 180 r.p.m. Luego se utilizó el método de diluciones seriadas y siembra en
placa profunda, usando la dilución 10-3, la cual fue seleccionada por ser la apropiada
para establecer el recuento de colonias dentro del rango de 20 y 200 UFC/g (Saldarriaga
et al. 2001), con el fin de establecer su densidad. Los medios utilizados fueron Agar
Papa Dextrosa Acidificado (PDA) y Agar Rosa de Bengala (RB), los cuales presentan
los nutrientes apropiados para el crecimiento y reproducción de los hongos. El medio
Rosa de Bengala es el más apropiado para hacer recuento de colonias, ya que permite un
crecimiento restringido de las mismas, facilitado su conteo, para la determinación de la
densidad de hongos. Las muestras sembradas en cajas Petri con sus respectivos medios
se incubaron a 15°C por 8 días; luego de la incubación se realizó el conteo total de
colonias presentes en cada una de las cajas de Petri, se reconocieron los morfotipos de
hongos antagonistas, se contó el número de colonias para cada uno de los morfotipos, y
así se determinó la densidad de los hongos antagonistas en UFC/g de suelo. Con el fin
de calcular la riqueza de hongos antagonistas presentes en el suelo, se realizó el
aislamiento de cada uno de los morfotipos en el medio de cultivo extracto de malta.Se
realizaron descripciones macroscópicas de cada uno de los morfotipos, y montaje en
lámina para la identificación hasta género empleando las claves taxonómicas de
Domsch y Grams, 1980; Pardo, 1995; Barnett y Hunter, 1987. Finalmente se calculó la
riqueza mediante el índice de diversidad alfa (α) de Williams (Moreno, 2011).
PRUEBAS FISICOQUÍMICAS
Medición de pH: se realizó una suspensión de suelo 1:1 en agua destilada, se agitó durante
5 min a 150 r.p.m, y con ayuda de un potenciómetro se midió el pH para cada muestra
(Andrades, 1996).
Porcentaje de humedad: se tomaron 10 g de suelo de cada una de las muestras, que se
depositaron en bolsas de papel y se llevaron al horno de secado a 80 °C por 24 horas.
Seguidamente se registró el peso del suelo seco, con el fin de calcular el porcentaje de
humedad a partir de las fórmulas descritas por Andrades (1996) y Pikul (2003).
Porcentaje de materia orgánica: se calculó con el método de pérdida por ignición,
pesando 10 g de suelo que se dejó en el horno a 80°C por 48 horas, luego se registró el peso
después del secado y se llevó a una mufla por 2 horas a 550°C. Seguidamente se registró el
peso y se calculó el porcentaje de materia orgánica.
Textura del suelo: se utilizó el método de Bouyoucos, donde se tomaron 25 g de suelo para
cada una de las muestras, dejándolas secar a 22°C por 24 horas. Luego se agregó una
solución dispersante compuesta por 18.75 g de Tripolifosfato de sodio (Na5P3O10) y 3.75 g
de Carbonato de Sodio (Na2CO3) en 500 ml de agua destilada, cuya función es separar las
partículas del suelo. Esta mezcla se agregó a una probeta de 250ml aforándola con agua
destilada, y con un hidrómetro se realizó la lectura para calcular el porcentaje de arcilla,
arena y limo según la fórmula descrita por Cooper (1982) y Norambuena et al. (2002).
Conductividad eléctrica: se calculó teniendo 30 ml de suelo y 30 ml de agua destilada para
tener una solución con una relación 1:1 v/v, la solución se agitó a 150 r.p.m durante 5 min y
con un conductívímetro se midió la conductividad, para determinar la cantidad de sales
presentes en cada una de las muestras (Andrades, 1996).
Distribución de agregados: Se calculó pesando una muestra de suelo con un cilindro
metálico de 20 cm de profundidad, la cual se almacenó en bolsas de papel, dejándolas secar
a 22°C por tres días. Luego de tomar el peso seco se usaron tamices de 1,18 mm, 600, 300,
54 y < 54 m, agregando el suelo en el tamiz de 1.18 mm, se agitó a 800r.p.m durante cinco
min, y finalmente se calculó el porcentaje final de suelo que quedó en cada tamiz (Guber et
al. 2003).
ANALISIS ESTADISTICOS. Se usó la prueba de Shapiro-Wilks para evaluar si los
datos presentaban o no una distribución normal. Luego se usó la prueba de Levene para
determinar si los datos presentaban homogeneidad de varianzas. Seguidamente se
realizó una ANOVA factorial ya que los datos presentaron una distribución normal y
homogeneidad de varianzas, para determinar las posibles diferencias dentro y fuera del
dispositivo y entre las épocas climáticas. Por último se realizó la prueba de Pearson,
para correlacionar
la densidad con las variables fisicoquímicas. Las pruebas se
realizaron en el programa
estadístico de SPSS STATISTIC 19, con un nivel de
significancia de 0,05.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
La densidad de hongos totales en el medio Rosa de Bengala dentro del dispositivo fue
de 20x103 UFC/g, y fuera del dispositivo de 50x103 UFC/g (Fig.1a b), no presentando
diferencias significativas (F=1,00, P=0,32). En el medio PDA tampoco se presentaron
diferencias significativas (F= 0,06, P=0,80), obteniendo una densidad promedio dentro
del dispositivo de 32x103 UFC/g y fuera del dispositivo de 35x103 UFC/g.
Adicionalmente no se encontró interacción entre la época climática, y las condiciones
evaluadas para la densidad de hongos totales (F= 1,16, P= 0,28). Estos resultados son
similares a los obtenidos por Lecarno et al. (2006) en una muestra de 10 g de suelo, en
la que se encontraron aproximadamente 63x103 UFC/g
para un pastizal cafetero;
teniendo en cuenta que las condiciones ambientales son diferentes a las del presente
estudio. En una investigación realizada en la Cuenca del Río Blanco no se obtuvieron
diferencias significativas bajo las mismas condiciones evaluadas, encontrando que la
densidad promedio de hongos antagonistas con aumento de temperatura fue de 11x103
UFC/g, y sin aumento de temperatura fue de 19x103 UFC/g (Corredor & Cruz, 2009).
En este sentido dicha investigación muestra una tendencia similar a lo obtenido en el
presente estudio. En cuanto a las épocas climáticas se encontró que la densidad de
hongos el medio Rosa de Bengala y PDA, presentó cambios significativos (F= 113,46,
P<0,00) entre las épocas climáticas (Fig. 2a, 2b), siendo mayor en la época de lluvia.
Densidad de hongos (Log10 UFC/g)
Época seca
Época lluviosa
6
5
4
3
2
1
0
Adentro
Fuera
Condiciones de Muestreo
Figura 2. Promedio ± desviación estándar de las densidades totales de hongos (Log10
UFC/g), para cada condición. A. Medio Rosa de Bengala B. Medio PDA (acidificado).
La densidad de hongos totales encontró relacionada positivamente con el porcentaje de
humedad (Fig. 3a, 3b), encontrando en el medio Rosa de Bengala una correlación con
un r=0,85 y P<0,00, y en el medio PDA con un r=0,64, P<0,00). En la época lluviosa
se encontró una mayor densidad para los dos medios de cultivo, debido posiblemente a
que el aumento de la humedad disuelve hace que los nutrientes presentes en el medio
estén más disponibles, favoreciendo la proliferación y crecimiento de los hongos, así
como la disponibilidad y absorción de los nutrientes (Deacon, 2006).
Figura3. Prueba de correlación entre la densidad (Log10 UFC/g) de hongos totales y
porcentaje de humedad. A. Medio Rosa de Bengala. B. Medio PDA).
Para el caso de los posibles hongos antagonistas sólo se comparó con relación al uso
del dispositivo (Fig. 4a, 4b). , para el medio Rosa de Bengala la densidad dentro del
dispositivo fue de 32x103 UFC/g y fuera de 29x103 UFC/g no presentando diferencias
significativas (F=0,39, P=0,53); en el medio PDA se encontró una densidad dentro del
dispositivo de 39x103 UFC/g y fuera de 32x103 UFC/g, sin ser estas diferencias
significativas (F=0,43, P=0,68). Lo anterior podría deberse a que las variables
fisicoquímicas no presentaron cambios significativos dentro y fuera del dispositivo,
como se comentará más adelante. Sin embargo se sabe que variables como la humedad
y el pH afectan la disponibilidad y absorción de nutrientes, pero también la actividad
enzimática, la reproducción, el metabolismo de los microorganismos, y por consiguiente
la densidad de hongos (Deacon, 2006; Kendrick, 2000).
Figura4. Promedio ± desviación estándar de las densidades de hongos antagonistas
(Log10 UFC/g), para cada condición. A. Medio Rosa de Bengala B. Medio PDA
acidificado.
En cuanto a la riqueza de hongos antagonistas en el medio Rosa de Bengala se
encontraron valores promedio con el índice de Williams de 2.54 dentro del dispositivo
y 2.20 fuera del dispositivo, entre los cuales no se encontraron diferencias significativas
(F=1,86, P=0,18). A su vez no se encontraron diferencias en el medio PDA (F= 0,83,
P=0,44), cuyos valores correspondieron a 3,53 dentro del dispositivo y 3,72 fuera del
dispositivo (Fig.5). En estudios realizados por Varela y Sierra (2010) en un bosque
subandino en el Quindío se reportó una riqueza de hongos de 13,1, evidenciándose una
riqueza mayor a la obtenida en el presente estudio, donde sólo se tuvieron en cuenta
hongos antagonistas, por lo cual se presentó un valor más bajo.
Figura5. Promedio ± desviación estándar de la riqueza de hongos antagonistas para
las dos condiciones evaluadas. A. Medio Rosa de Bengala. B. Medio PDA (acidificado).
En la identificación taxonómica de los hongos antagonistas para la época de lluvia se
encontraron los géneros a Paecilomyces sp. y Penicillium sp. no observándose
diferencias significativas dentro y fuera del dispositivo en ninguno de los medios, (F=
0,08, P= 0,77para Rosa de Bengala y (), y F= 0,10, P= 0,57para PDA). Específicamente
se encontraron 16 morfotipos del género Paecilomyces sp., y dos morfotipos para el
género Penicillium sp. Además se encontraron los géneros Acremonium sp. y
Cylindrocarpon sp., correspondiendo todas las especies de estos géneros a los hongos
fitopatógenos (Pardo, 1995), por lo cual no se tuvieron en cuenta para el análisis de
resultados. Se reportó para el Río La Vieja, ubicado en el departamento del Quindío,
para cuatro usos de suelo los cuales fueron, bosque subandino, pastizal ganadero, cafetal
y cultivo de cebolla, entre 23 y 38 morfotipos de hongos del suelo (Varela, 2010). La
baja proporción de morfotipos encontrados en la presente investigación, en comparación
con el estudio anterior puede atribuirse en parte a que sólo se tuvieron en cuenta hongos
antagonistas y a que sólo se tuvo en cuenta un uso de suelo.
Así mismo de los 18 morfotipos encontrados 16 correspondieron al género
Paecilomyces sp. Su alta abundancia podría atribuirse al pH, cuyos valores se
encontraron entre 4,4 y 5,0, ya que en investigaciones realizadas en suelos con pH
ácidos, muestran que el género más frecuente correspondió a Paecilomyces sp. (Vera et.
al.2007). Estos resultados muestran una tendencia similar a lo encontrado en el presente
estudio, donde el pH probablemente favoreció la presencia de este género. No obstante
en estudios realizados en México sobre densidad de hongos en suelos de cultivo
agrícola,
reportaron 12 géneros de hongos donde no se encontró el género
Paecilomyces sp. Este resultado podría deberse a que el pH de estos suelos oscila entre
7,5 y 8,0, siendo suelos altamente alcalinos, siendo este pH óptimo para el crecimiento
de bacterias, aumentándose la competencia por la fuente de carbono, lo que afectaría
negativamente la riqueza y densidad de hongos (Samaniego &Madinaveitia, 2007).
Al analizar las variables fisicoquímicas la temperatura (Fig.6) fue la única que presentó
diferencias significativas dentro y fuera del dispositivo (F=8,77, P=0,01), siendo mayor
dentro del dispositivo. La temperatura no se correlacionó con la a densidad de hongos,
para ninguno de los
P=0,75);
pues
medios, Rosa de Bengala (r=0,26, P=0,12) y PDA (r=0,05,
la densidad de hongos sólo presentó cambios entre las épocas
climáticas, y no dentro y fuera del dispositivo;. Posiblemente el aumento de la
temperatura dentro del dispositivo al ser inferior a 1°C, no fue suficiente para generar
un cambio en la densidad de hongos, ya que los hongos soportan leves cambios de
temperatura (Deacon, 2006). De acuerdo con el experimento de Schindlbacher et al.
(2010), donde se elevó la temperatura del suelo en 4°C durante 5 años en un bosque en
Achenkirch, Austria, se concluyó que el aumento de la temperatura no afectó la biomasa
y composición de los microorganismos. Al igual que en el presente estudio la densidad
de hongos no se vio afectada por el aumento de la temperatura; por lo cual se podría
pensar que un aumento en 1°C no es suficiente para afectar la densidad de hongos.
Época seca
Época lluviosa
Temperatura del suelo (°C)
15
10
5
0
Adentro
Fuera
Condiciones de Muestreo
Figura6. Temperatura promedio ± desviación estándar para las dos condiciones
evaluadas y las dos épocas climáticas.
Según Forsythe (2002) las condiciones ambientales de los ecosistemas de alta montaña
como el alto contenido de nubosidad absorbe la radiación solar, impidiendo que la
temperatura del suelo aumente lo suficiente para ocasionar cambios en la densidad de
hongos, ya que estos toleran cambios leves de temperatura (Deacon, 2006). En este
sentido, por las características del bosque y su influencia en la temperatura, es posible
que la densidad de hongos no haya sido afectada.
Dado que los cambios de temperatura en el suelo se presentan en la capa superficial, es
más probable que a esta profundidad se afecten los microorganismos del suelo; de
hecho algunos autores sugieren tomar las muestras en los primeros 5 cm, debido a que a
mayor profundidad las variaciones de la temperatura se reducen (Varela, 2010; Plaster,
2002). Considerando que las muestras fueron tomadas en los primeros 20 cm de
profundidad, y a esta profundidad
los cambios en la temperatura no se aprecian
fácilmente, puede ser una posible explicación por la cual no se evidenciaron cambios
notables en la densidad de hongos, dentro y fuera del dispositivo.
La humedad fue una de las variables que presentó diferencias significativas entre las
épocas climáticas (F=193,36, P<0,001), presentando la época seca una humedad
promedio de 40% ±10,45, siendo mucho menor que para la época lluviosa, obteniendo
una humedad promedio de 77% ± 5,43(Fig.7). De acuerdo con lo reportado por el
IDEAM para el año 2010, para la época seca se redujeron las precipitaciones entre 10%
y 40%, mientras que para la época lluviosa hubo un aumento en las precipitaciones en
más del 70% (IDEAM, 2010), lo que sugiere que dichos cambios en la precipitación
contribuyeron en el porcentaje de humedad que presentó cada época climática.
Época seca
Época lluviosa
100
Humedad (%)
80
60
40
20
0
Adentro
Fuera
Condiciones de muestreo
Figura7. Porcentaje de humedad promedio ± desviación estándar para las dos
condiciones evaluadas y las dos épocas climáticas.
Al igual que la humedad el pH presentó diferencias significativas entre los muestreos
(F=4,80, P=0,04); entretanto dentro y fuera del dispositivo no hubo diferencias
significativas (F=1,86, P=0,18), obteniendo valores promedio de 4,4 ±0,22 y 4,3 ±0,38,
respectivamente (Fig.8). Según el Plan de Ordenamiento Territorial del Municipio de la
Calera (1999), los suelos de esta zona fueron clasificados como suelos ligeramente
ácidos, presentando valores entre 4,5 y 5,5; siendo similares a los obtenidos en esta
investigación.
Se ha demostrado que los altos contenidos de humedad, solubilizan los iones presentes
en el suelo provocando que el pH del mismo se vuelva más ácido, favoreciendo la
disponibilidad de nitrógeno, fósforo, calcio, magnesio, entre otros, los cuales favorecen
la densidad y riqueza de hongos (Vásquez et al. 2002). Los resultados muestran que la
mayor densidad de hongos, se presentó en la época de lluvia, en al cual hubo mayor
humedad, y un pH más ácido el cual pudo haber favorecido el crecimiento de los
hongos.
Época seca
Época lluviosa
5
4
pH
3
2
1
0
Adentro
Fuera
Condiciones de Muestreo
Figura8. pH promedio ± desviación estándar para las dos condiciones evaluadas y las
dos épocas climáticas.
En cuanto a la materia orgánica no se observaron diferencias significativas dentro y
fuera del dispositivo (F= 1,26, P=0,27), ni entre las épocas climáticas (F= 0,41,
P=0,53), siendo el porcentaje de materia orgánica dentro del dispositivo de 50% ±23,95
y fuera de 57% ±25,58. Estos resultados se ajustan a lo esperado ya que se encontró un
mayor porcentaje de materia orgánica fuera del dispositivo, debido a que esta zona se
encuentra más expuesta a la llegada de la hojarasca proveniente de la vegetación. El
bajo contenido de materia orgánica encontrada dentro del dispositivo se puede atribuir a
que éste limita la entrada de material vegetal.
La conductividad está estrechamente relacionada con la cantidad de sales presentes en el
suelo, así como con la humedad. Para la época seca la conductividad promedio dentro y
fuera del dispositivo fue de 0,001 dS/m (±0,0004), no presentando diferencias
significativas
(F=1,28, P= 0,18); para el caso de la época de lluvia, aunque se
encontraron diferencias significativas dentro y fuera del dispositivo (F=7,89, P=0,04)
estas fueron mínimas:
0,015 y 0,02 ±0,0004, respectivamente (Fig.9). Lo anterior
sugiere que la alta humedad en las muestras colectadas durante la época de lluvia
favoreció la conductividad. Se ha reportado que suelos con bajas concentraciones de sal
presentan baja conductividad, clasificándose como suelos no salinos, como en este caso
(Sylvia et al. 2005; Steubing et al. 2002).
Conductividad electrica (dS/m)
Época seca
Época lluviosa
0,025
0,02
0,015
0,01
0,005
0
Adentro
Fuera
Condiciones de muestreo
Figura 9. Conductividad eléctrica promedio ± desviación estándar para las dos
condiciones evaluadas y las dos épocas climáticas.
En la composición del suelo los agregados desempeñan un papel fundamental en el
depósito de humedad, por tanto según los resultados obtenidos, los macroagregados no
presentaron diferencias significativas (F=-0,42, P=0,77) dentro y fuera del dispositivo
con valores de 22,15% y 22,63%, respectivamente. De igual manera los microagregados
no presentaron diferencias significativas dentro y fuera del dispositivo (F=1,22,
P=0,89), presentando valores promedios de 8,9% y 9,02% respectivamente. Con lo
anterior, se puede observar que el porcentaje de macroagregados fue mayor al de
microagregados, para las dos condiciones; siendo esto característico de los suelos
franco-arenoso, en el cual se clasifico el suelo de estudio, caracterizándose por su baja
retención de agua. El alto contenido de macroagregados ayudan la acumulación de
humedad entre los poros
favoreciendo la densidad de los hongos (Varela, 2010,
debido a que altos contenidos de humedad en el suelo, contribuyen al intercambio
iónico, actividad enzimática, disponibilidad y absorción de nutrientes, así como en el
crecimiento, desarrollo y reproducción de los hongos (García et al. 2008; Deacon, 2006
y Kendrick, 2000).
CONCLUSIONES
La densidad de hongos antagonistas no presentó cambios con el incremento de
la temperatura. Sin embargo se evidenció un aumento en la densidad de hongos
totales en la época lluviosa, encontrándose relacionado con un mayor porcentaje
de humedad edáfica
La riqueza de hongos antagonistas no presentó cambios con el incremento de la
temperatura, dado que el aumento de esta fue menor a 1°C, no siendo suficiente
para generar un cambio en la riqueza de hongos.
La densidad y riqueza de hongos antagonistas no presentó correlación con
ninguna variable fisicoquímica.
RECOMENDACIONES
Tomar las muestras de suelo en los primeros 5 cm del mismo para determinar si
a esta profundidad se observan cambios en la densidad de hongos, ya que a
medida que se profundiza en el perfil del suelo los cambios de temperatura se
reducen y es poco probable evidenciar los efectos.
También se recomienda realizar un registro continuo de la temperatura para
detectar los cambios de temperatura durante el estudio.
Por último se recomienda identificar los hongos a nivel de especie, para tener
resultados más concretos sobre lo que ocurre con las especies con el aumento de
la temperatura.
REFERENCIAS
Agrios, G. 2006. Fitopatología. Segunda edición. Editorial Limusa Noriega.
México D.G, México. 856 p.
Andrades, M. 1996 Prácticas de edafología y climatología. Universidad de la Rioja
Servicio de Publicaciones. Logroño, España.80 p.
Atlas, M. Bartha. R.2002
Ecología Microbiana y Microbiología Ambiental.
Cuarta edición. Editorial Addison Wesley. Madrid, España. 677 p.
Brown,
L. 2010. Plan 4.0 movilizarse para salvar la civilización. Primera
edición en español. Editorial Kimpres. Bogotá, Colombia. 216 p.
Bunyard, P. 2010. Caos climático, calentamiento global, efecto invernadero y
otros factores que amenazan la vida. Primera edición. Grupo Editorial Educar.
Bogotá, Colombia. 139 p.
Brock, M. Madigan, M. Parket, J.2007. Biología de los microorganismos.
Décima edición. Editorial Pearson Prentice Hall. Madrid, España. 1012 p.
Cortés, A. 2004 Suelos Colombianos una mirada desde la academia. Primera
edición. Facultad de Recursos Naturales. Fundación de Bogotá Jorge Tadeo
Lozano. Bogotá, Colombia. 215 p.
Corredor, F. Cruz, G. Evaluación de un dispositivo para determinar el efecto de
la temperatura sobre hongos edáficos (Cuenca del Río Blanco, Cundinamarca).
Trabajo de Grado. Carrera de Microbiología. Facultad de Ciencias. Pontificia
Universidad Javeriana, Bogotá, Colombia. 2009, 51p.
Deacon, J. 2006 Fungal biology. Cuarta edición. Blackwell Publishing. Malden,
United States of America. 371 p.
Odum, E. Gary, W. 2006. Fundamentos de ecología. Quinta edición.
International Thomson Editores. Madrid, España. 598 p.
Frey, S. Drijber, R. Smith, H. Melillo, J. 2008. Microbial biomass, functional
capacity, and community structure after 12 year of soil warming. Journal Soil
Biology & Biochemistry 40: 2904-2907.
Forsythe, W. 2002. Parámetros ambientales que afectan la temperatura del suelo
en Turrialba, Costa Rica y sus Consecuencias para la Producción de Cultivos.
Agronomía Costarricense 26 (1): 43-62 p.
García, M. Morales, G. García, J. García, I. Ocampo, J. 2008. Capítulo 1.
Importancia de los hongos filamentosos En: Tópicos sobre diversidad, ecología
y usos de los hongos microscópicos en Iberoamérica. Editora. Gabriela Heredia
Abarca. Xalapa, México. 371 p.
Guber, A. Rawls, E. Shein, V. Pachepsky, Y. 2003 Effect of soil aggregate size
distribution
on water retention. Soil Science 168: 223-233.
IDEAM, 2010. Ministerio de Ambiente, vivienda y desarrollo territorial de
Colombia.
Sistema
nacional
de
ambiente.
[en
línea]:
http://institucional.ideam.gov.co/jsp/index.jsf [Consulta: 22 Abril de 2011]
IPCC, 2007: Cambio climático 2007: Informe de síntesis. Contribución de los
Grupos de trabajo I, II y III al Cuarto Informe de evaluación del Grupo
Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático [Equipo de
redacción principal: Pachauri, R.K. y Reisinger, A. (directores de la
publicación)]. IPCC, Ginebra, Suiza. 26 p.
Osejo,
L. 1995. Estudios ecológicos del páramo y del bosque altoandino
cordillera oriental de Colombia Tomo I. Editorial Helmut Sturm. Bogotá,
Colombia. 348 p.
Lecarno, L. Vélez, P Sevilla, F. Madrid O. 2006. Abundancia y biomasa de
microorganismos edáficos en la temporada lluviosa en tres usos de tierra en los
Andes Colombianos. Revista Universidad Nacional.. Cali. Colombia.
Lorente, D. Gamo, J. Gómez, R. Santos, L. Flores, A. Camacho, L. Galindo, J.
2004. Los efectos biológicos del cambio climático. Asociación española de
ecología terrestre. Revista Científica y Técnica de Ecología y Medio Ambiente.
8 p.
Magurran, A. 2004. Measuring Biological Diversity. Primera edición. Blackwell
Science Ltd. London, UnitedKingdom. 256 p.
Molau, U. Moolgaard, P. 1996. International tundra experiment-ITEX manual.
Second edition. Danish Polar Center. Conpenhagenn, Denmark. 85 p.
Norambuena, P. Luzio, W. Vera, W. 2002. Comparación entre los métodos de la
pipeta y bouyoucos y su relación con la retención de agua en ocho suelos de la
zona altiplánica de la provincia de Parina Cota, Chile. Agricultura Técnica 62
(1): 150-157.
Plaster, E. 2000. La ciencia del suelo y su manejo. Segunda edición. Editorial
Paraninfo. Madrid, España. 417 p.
Pereira, G. Herrera, J. Machuca, A. Sánchez, M. 2007. Efecto del pH sobre el
crecimiento de hongos ectomicorrícicos recolectados de plantaciones de Pinus
radiata. Revista Chilena de Biodiversidad 28: 215-219.
Purves, W.
Sadava, D. Orians, H. Hellar, C. 2004. Vida la ciencia de la
biología. Sexta edición. Editorial Panamericana. Bogotá, Colombia. 1133 p.
Rodríguez, N. Pabón, J. Bernal M. Martínez, R. 2010. Cambio climático y si
relación con el uso del suelo en los andes colombianos. Primera edición. Alianza
Ediprint. Bogotá, Colombia. 85 p.
Saldarriaga, 0. & F. Gutiérrez. 2001 Manual de micología aplicada. Editorial
Universidad de Antioquia. Medellín, Colombia. 97 p.
Samaniego, A. Madinaveitia, Y. 2007 Diversidad de géneros de hongos del
suelo en tres campos con diferente condición agrícola en La Laguna, México.
Revista Mexicana de Biodiversidad 78: 383-390.
Sylvia, D. M. Fuhrmann, J.J. Hartel, P.G. Zuberer D.A. 2005. Principles and
Applications of Soil Microbiology. Second Edition. Pearson. New Jersey,
United States of America. 640 p.
Schindlbacher, A. Rodler, A. Kuffner,
M. Kitzler, B.
Sessitsch, A.
Zechmeister-Boltenstern, S. 2011. Experimental warming effects on the
microbial community of temperate mountain forest soil. Soil Biology &
Biochemistry 43(7):1417-1425.
Steubing, L. Godoy, M. Alberdi, R. 2002. Métodos de ecología vegetal.
Editorial Universitaria, Santiago, Chile. 115 p.
Tobón, C. 2007. Los bosques andinos y el agua, Programa Regional para la
Gestión Social de Ecosistemas Forestales Andinos ECOBONA. Medellín,
Colombia. 64 p.
Varela, A. Rueda, D. 2010. Capítulo 7. Organismos del suelo En: Ciencia del
suelo principios básicos. Burbano, H & Silva, F. (eds.). Primera edición.
Editorial Guadalupe. Bogotá D.C, Colombia. 589 p.
Vásquez, A. Martínez, S. Torres, A. 2001. Influencia del pH en el crecimiento
de quince cepas dehongos ectomicorrizógenos. Revista Anales del Instituto de
Biología, Universidad Nacional Autónoma de México 73:1-15.
Vera, D. Peña Venegas, C. Cardona Vanegas, G. 2007. Paecilomyces sp. Bainier
1907. http://www.siac.net.co/sib/catalogoespecies/especie.do? [Consulta: 11 de
Julio de 2011].