Efecto de los incendios y plantas nodrizas sobre la estructura comunitaria de hongos micorrícicos arbusculares de bosque higrófilo en Chile central

Abstract

Dentro del Reino Fungi existen especies de hongos del suelo capaces de formar asociaciones simbióticas con las raíces de especies de plantas. A esta simbiosis se le denomina 'micorriza'. Más específicamente, la micorriza arbuscular corresponde a un tipo de micorriza donde se destaca la formación de estructuras denominadas arbúsculos, los que se generan desde las hifas que colonizan la corteza de las raíces de las plantas. Estos se diferencian de otros tipos micorrícicos por el tamaño de las esporas de los hongos que forman la micorriza arbuscular, el cual es mayor en comparación a las esporas de otros tipos de hongos. Cumplen un rol importante como impulsores de los ciclos globales de C y otros nutrientes, además de reducir significativamente las perdidas de N y P por lixiviación en el suelo, así como también pueden afectar la diversidad de plantas que componen una comunidad. Es posible encontrar estos hongos asociados a todo tipo de plantas. Algunas de estas, generalmente perennes, pueden cumplir el rol de planta nodriza, las cuales mediante la generación de condiciones microclimaticas bajo su dosel, facilitan el establecimiento y proliferación de otras plantas. A su vez estas plantas nodrizas se asocian a hongos micorrícicos arbusculares (HMA), lo que pueden generar efectos benéficos tanto para la planta nodriza como para la o las plantas facilitadas por la nodriza. Durante las últimas tres décadas, se ha descrito que el bosque esclerófilo de Chile está en riesgo por una serie de factores antrópicos, sobre todo aquellos subtipos como el bosque higrófilo. En estos sistemas destacan los incendios forestales, los cuales han aumentado en frecuencia e intensidad, y en general, para estudiar sus efectos se observa principalmente el impacto del fuego sobre la vegetación, dejando de lado a los microorganismos del suelo. Dado el rol importante de los HMAs, este estudio tiene por objetivo evaluar el efecto del fuego y las nodrizas sobre la diversidad y composición de comunidades de esporas de HMAs en quebradas de bosque higrófilo de Chile Central. Para ello se midió la diversidad de HMAs a partir de esporas de muestras de suelo bajo 4 condiciones obtenidas de la combinación de los factores Fuego/Sin Fuego (de mediana intensidad) y Nodriza/Sin Nodriza. La clasificación de esporas se realizó a escala de morfotipo, con los cuales se estimaron los índices de riqueza de especies (S), diversidad de Shannon (H), diversidad de Simpson (C), y equitatividad de Pielou (J). Se compararon estos cuatro índices en las cuatro condiciones de estudio mediante el uso de modelos lineales generalizados mixtos (GLMM). Finalmente se comparó la composición comunitaria de las cuatro condiciones mediante un análisis permutacional de varianza (PERMANOVA) y la posterior construcción de un modelo de escalamiento multidimensional no-métrico (NMDS). Se esperaba que los índices de diversidad y equitatividad se asociaran a la presencia de nodrizas y que el fuego afectara negativamente estos valores, además de modificar la estructura comunitaria en conjunto a las nodrizas. La riqueza (S) no se vio afectada por la presencia o ausencia de incendios ni nodrizas, y los índices de Shannon (H), Simpson (C), y Pielou (J) solo dieron cuenta de una menor diversidad y equitatividad en condiciones sin nodrizas y sin incendios. Consecuentemente, la estructura comunitaria resulto ser distinta en la condición sin nodrizas y sin incendio. Los resultados del presente trabajo indican que, contrario a las expectativas, los incendios en presencia de nodrizas no afectan a la diversidad ni la composición comunitaria en este tipo de ecosistemas. Esto puede estar asociado a la reposición del banco de esporas, rebrotes de la vegetación y a la intensidad del incendio.

Within the Fungi Kingdom, there are species of soil fungi capable of forming symbiotic associations with the roots of plant species. This symbiosis is called 'mycorrhiza.' More specifically, arbuscular mycorrhiza corresponds to a type of mycorrhiza that is characterized by the formation of structures called arbuscules, which are generated from the hyphae that colonize the roots' cortex of plants. These differ from other types of mycorrhizae due to the larger size of the spores of the fungi that form arbuscular mycorrhiza, in comparison to the spores of other types of fungi. They play an important role in driving global C and other nutrient cycles, significantly reducing the loss of N and P through soil leaching, and can also affect the diversity of plants in a community. These fungi can be found associated with all types of plants. Some of these, generally perennials, can act as nurse plants, which, by creating microclimatic conditions under their canopy, facilitate the establishment and proliferation of other plants. In turn, these nurse plants associate with arbuscular mycorrhizal fungi (AMF), which can generate beneficial effects for both the nurse plant and the plants facilitated by the nurse. Over the past three decades, it has been described that the sclerophyllous forest of Chile is at risk due to a series of anthropogenic factors, especially in subtypes such as the hygrophilous forest. In these systems, forest fires stand out, which have increased in frequency and intensity. Typically, when studying their effects, the focus is mainly on the impact of fire on vegetation, neglecting the soil microorganisms. Given the important role of AMFs, this study aims to assess the effect of fire and nurse plants on the diversity and composition of AMF spore communities in hygrophilous forest ravines in Central Chile. To do this, AMF diversity was measured based on spores from soil samples under four conditions obtained from the combination of the factors Fire/No Fire (of medium intensity) and Nurse/No Nurse. Spore classification was done at the morphotype level, and species richness (S), Shannon diversity (H), Simpson diversity (C), and Pielou evenness (J) indices were estimated. These four indices were compared in the four study conditions using generalized linear mixed models (GLMM). Finally, the community composition of the four conditions was compared through a permutational analysis of variance (PERMANOVA) and the subsequent construction of a non-metric multidimensional scaling (NMDS) model. It was expected that diversity and evenness indices would be associated with the presence of nurse plants and that fire would negatively affect these values, as well as modify the community structure in conjunction with nurse plants. Species richness (S) was not affected by the presence or absence of fires or nurse plants, and the Shannon (H), Simpson (C), and Pielou (J) indices only indicated lower diversity and evenness in conditions without nurse plants and without fires. Consequently, the community structure was found to be different in the condition without nurse plants and without fire. The results of this study indicate that, contrary to expectations, fires in the presence of nurse plants do not affect the diversity or community composition in this type of ecosystem. This may be associated with spore bank replenishment, vegetation regrowth, and the intensity of the fire.