Climatic controls of decomposition drive the global biogeography of forest-tree symbioses

Abstract

La identidad de los simbiontes microbianos asociados a las raíces dominantes en un bosque determina la capacidad de los árboles para acceder a los nutrientes limitantes de las reservas atmosféricas o del suelo, secuestrar carbono y resistir los efectos del cambio climático. La caracterización de la distribución global de estos simbiontes y la identificación de los factores que controlan esta distribución son, por tanto, esenciales para entender el funcionamiento presente y futuro de los ecosistemas forestales. Aquí generamos un mapa global espacialmente explícito del estado simbiótico de los bosques, utilizando una base de datos de más de 1,1 millones de parcelas de inventario forestal que contienen colectivamente más de 28.000 especies de árboles. Nuestros análisis indican que las variables climáticas -en particular, la variación controlada por el clima en la tasa de descomposición- son los principales impulsores de la distribución global de los principales simbiontes. Estimamos que los árboles ectomicorrícicos, que representan sólo el 2% de todas las especies vegetales, constituyen aproximadamente el 60% de los tallos de los árboles de la Tierra. La simbiosis ectomicorrícica domina los bosques en los que los climas estacionalmente fríos y secos inhiben la descomposición, y es la forma predominante de simbiosis en las latitudes y elevaciones altas. Por el contrario, las micorrizas arbusculares dominan en los bosques tropicales estacionales y cálidos, y se dan con las ectomicorrizas en los biomas templados en los que los climas estacionalmente cálidos y húmedos potencian la descomposición. Las transiciones continentales entre los bosques dominados por árboles ectomicorrícicos o micorrícicos arbusculares se producen de forma relativamente abrupta a lo largo de los gradientes de descomposición impulsados por el clima; estas transiciones son probablemente causadas por efectos de retroalimentación positiva entre las plantas y los microorganismos. Los fijadores de nitrógeno simbióticos -que son insensibles a los controles climáticos sobre la descomposición (en comparación con los hongos micorrícicos)- son más abundantes en biomas áridos con suelos alcalinos y altas temperaturas máximas. El gradiente de simbiosis global impulsado por el clima que documentamos proporciona una comprensión cuantitativa espacialmente explícita de las simbiosis microbianas a escala global, y demuestra el papel crítico de los mutualismos microbianos en la configuración de la distribución de las especies vegetales.