Un aliado para la restauración de los suelos

El suelo se encuentra cada vez más degradado debido a la actividad humana y el cambio climático, lo que afecta la biodiversidad y la productividad agrícola. Existen diversas técnicas de restauración, destacando el uso de costras biológicas, que ayudan a estabilizar el suelo, fijar carbono y nitrógeno, y retener humedad. Sin embargo, se requiere más investigación sobre su efectividad en condiciones naturales, especialmente en suelos áridos y semiáridos.

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◼ Patricia de los Reyes Rodríguez
◼ Antonio Jordán López

Costras biológicas: la clave para restaurar suelos degradados y mejorar la biodiversidad

El problema de la degradación del suelo

En la actualidad, la preocupación de la sociedad por la protección de los suelos está creciendo muy rápidamente. En cierto modo, es bastante comprensible, ya que los suelos nos proporcionan numerosos recursos y servicios de vital importancia. Por degradación del suelo entendemos a la disminución de la capacidad de los suelos para proporcionar recursos y servicios ecosistémicos, además de garantizarlos durante un periodo de tiempo.

Costras biológicas en Canyonlands National Park (Utah, Estados Unidos). National Parks Gallery.

Existen muchas definiciones de degradación de la tierra:

– LADA define la degradación de la tierra como: “La reducción de la capacidad de la tierra para proporcionar bienes y servicios ecosistémicos y asegurar sus funciones a lo largo del tiempo para sus beneficiarios.” 

– La Convención de las Naciones Unidas de Lucha contra la Desertificación define la degradación de la tierra en el contexto de las tierras secas como: “Una reducción o pérdida, en áreas áridas, semiáridas y subhúmedas secas, de la productividad biológica o económica y la complejidad de las tierras de cultivo de secano, de regadío o de pastizales, pastos, bosques y tierras forestales, como resultado de los usos de la tierra o de un proceso o combinación de procesos, incluidos los procesos derivados de actividades humanas y patrones de asentamiento.”

Estas definiciones proporcionan una visión amplia sobre la naturaleza de los recursos de la tierra (incluyen el suelo, la vegetación y el agua) y el rango de productos, bienes y servicios que las personas obtienen de la tierra.

F. Nachtergaele, R. Biancalani, S. Bunning, S. The Land Degradation Assessment in drylands (LADA) project (2009).

 

Cárcava sobre un suelo cultivado erosionado cerca de Arcos de la Frontera (Cádiz). Antonio Jordán/Imaggeo.

La degradación del suelo está potenciada por los efectos del cambio global, del cual se puede destacar el cambio climático y la actividad humana. Entre los numerosos ejemplos de procesos o actividades que llevan a la degradación del suelo encontramos la intensificación agrícola, el sobrepastoreo o la desertificación.

Para mí resultó muy sorprendente analizar los desastres naturales desde la perspectiva de vidas perdidas y de pérdidas económicas. El mismo huracán con intensidad alta en el Caribe, cuando entra en Estados Unidos produce grandes pérdidas económicas y pocas pérdidas humanas. Si un huracán equivalente evoluciona hacia los países caribeños, al sur de Estados Unidos, solemos tener muchas pérdidas humanas y relativas pocas pérdidas económicas.

Pero este patrón ha empezado a cambiar en el siglo XXI: los países ricos también sufren numerosas pérdidas de vidas por efecto de eventos relacionados con el calentamiento global. Aun así, los países más frágiles, más duramente impactados por los desastres naturales ligados a la meteorología son los que menos han contribuido al calentamiento global.

Aunque la primera hambruna directamente atribuida al cambio climático, según Naciones Unidas, es la que sufre Madagascar actualmente, es evidente que el aumento de frecuencia e intensidad de sequías en las últimas décadas en diferentes partes del planeta se debe al calentamiento global. El estrés hídrico por menos lluvias causa una reducción de cosechas que dificulta la supervivencia de las poblaciones afectadas.

La Convención de las Naciones Unidas de Lucha contra la Desertificación calcula que en 2050 el número de personas que deberán emigrar por la degradación del suelo y el cambio climático va a ser de entre 50 y 700 millones. Recordemos que unos 1300 millones de personas están "atrapadas" en tierras agrícolas degradadas.

Josep Santacreu. ¡Plántate! (2022).

La ganadería descontrolada afecta las propiedades físicas del suelo, destruyendo su estructura y reduciendo la cubierta vegetal, desencadenando así procesos de erosión del suelo. Antonio Jordán/Imaggeo.

Todos estos procesos producen una pérdida de fertilidad del suelo, de biodiversidad, de productividad agrícola y, consecuentemente, causan daños a la sociedad y a la economía global.

Relación entre la desertificación, la pérdida de biodiversidad y el cambio climático.

Es por ello que, encontrar técnicas de restauración de suelos que sean sostenibles y nos ayuden a mejorar su conservación es muy necesario para mitigar los efectos de la degradación, y conseguir así, mejorar su salud.

La tensión entre metas ambientales y económicas de la CNLUD [Convención de Naciones Unidas para la Lucha contra la Desertificación] es palpable en los ODS [Objetivos de Desarrollo Sostenible]. Así, desde el punto de vista de los mil millones de personas, en más de cien países, que dependen de la tierra para la mayoría de sus necesidades y que son los más pobres del mundo , conseguir los ODS 1 (Fin de la pobreza), 2 (Hambre cero) y 3 (Salud y bienestar) es el camino para atajar la desertificación, mientras que otros retos de corte ambientalista quedan relegados a un segundo plano. Se trata, por tanto, de intensificar la actividad agraria y diversificar la economía, para que la población tenga medios de vida dignos (ODS 8) que permitan plantearse objetivos de carácter medioambiental. Esta transición es delicada, como muestra el desarrollo económico de las sociedades más opulentas y los graves episodios de degradación ambiental que supusieron. Los efectos de la revolución industrial primero, y de la revolución verde, después, son los causantes de la pérdida de fertilidad de la tierra, el calentamiento del planeta o la contaminación por plásticos, por citar solo algunos. La denominada «Gran Aceleración» nos ha situado al borde de peligrosos umbrales, poniendo en peligro la propia supervivencia de nuestra especie. El compromiso entre los objetivos ambientales y económicos de la Agenda 2030 es una nueva versión del desarrollo sostenible, donde la vieja reivindicación de conciliar economía y ecología vuelve a alzarse como el principal desafío. La lucha contra la desertificación forma parte de este reto global.

J. Martínez-Valderrama. Qué es la desertificación y por qué tenemos que abordar este problema (2023).

 

Suelo degradado por efecto de un incendio cerca de Ontinyent (Valencia). Antonio Jordán/Imaggeo.

 

Hacernos una idea de lo rápida y extrema que puede llegar a ser la degradación del suelo es difícil. En una entrada anterior hablamos del episodio del Dust Bowl durante la Gran Depresión de la primera mitad del siglo XX en Estados Unidos. Durante el período del Dust Bowl, el colapso de los cultivos llevó a la destrucción del medio de vida de la población rural.

Tormenta de polvo durante un evento similar al Dust Bowl en un fotograma de Interstellar (Chistopher Nolan, 2014).

Los agricultores se enfrentaron a la ruina, al hambre y la pobreza extrema. En la película Interstellar (Chirstopher Nolan, 2014), al narrar la crisis agrícola en el Planeta Tierra en un futuro año 2067, junto a fragmentos interpretados por sus actores, se incluyen extractos del documental The Dust Bowl (Ken Burns, 2012), con algunos de los supervivientes del Dust Bowl:

Cooper: Antes mirábamos hacia arriba soñando con qué lugar ocuparíamos entre las estrellas. Ahora miramos hacia abajo angustiándonos con qué lugar ocuparemos entre el polvo.

[...]

Murph: Nos habíamos quedado sin trigo. Llegó la plaga y tuvimos que quemarlo. Aún nos quedaba el maíz. Teníamos hectáreas de maíz. Aunque lo que más teníamos era polvo.

Pauline Robertson: No puedo describirlo, era continuo. Esa incesante tormenta de polvo.

Lorene White: Llevábamos trozos de sábanas para cubrirnos la nariz y la boca y así no inhalarlo demasiado.

Floyd Coen: Cuando poníamos la mesa siempre poníamos los platos boca abajo. Los vasos, las copas, todo lo poníamos boca abajo.

Cooper (Matthew McConaughey), Murph (Ellen Burstyn) y los entrevistados reales Pauline Robertson, Lorene White y Floyd Coen. Interstellar (Chistopher Nolan, 2014).

Pauline Robertson, Lorene White y Floyd Coen, supervivientes del Dust Bowl y entrevistados en el documental The Dust Bowl (Ken Burns, 2012). Montaje a partir de fotogramas de la película Interstellar (Chistopher Nolan, 2014).

¿Qué podemos hacer para frenar los procesos de desertificación? Existen muchas alternativas, desde la reforestación o la conservación hasta la agricultura regenerativa. Pero hoy hablaremos de una de las técnicas más novedosas, el uso de costras biológicas. Si no te es familiar el término, echa primero un vistazo a esta entrada sobre costras biológicas en este mismo blog. 

Costras biológicas y restauración de suelos degradados

Diferentes estrategias para la restauración de suelos

Actualmente, se están estudiando e implementando numerosas técnicas de restauración de suelos con distintos enfoques. Muchas de ellas se basan en la regeneración de la cobertura vegetal, un proceso esencial para mejorar la estructura del suelo, aumentar su fertilidad y reducir la erosión. Por ejemplo, la reintroducción de vegetación nativa en áreas degradadas ha mostrado ser una estrategia efectiva en múltiples ecosistemas. Un caso destacado es la restauración de bosques tropicales y zonas áridas, donde la plantación de especies autóctonas ha mejorado significativamente la calidad del suelo y la biodiversidad.

Reforestación. Gobierno de Zapopan/Flickr.

Sin embargo, esta técnica presenta ciertas limitaciones. En regiones con escasez de agua, como los suelos áridos y semiáridos, la supervivencia de la vegetación es baja debido a la combinación de estrés hídrico, alta salinidad del suelo y elevada radiación solar. En estos casos, donde la evapotranspiración supera a la precipitación, la cobertura vegetal disminuye y ocasiona un aumento en la temperatura superficial y una mayor compactación, lo que dificulta el establecimiento de nuevas plantas. Diversos estudios han mostrado que, en estas condiciones, la tasa de supervivencia de plántulas puede ser muy baja, lo que subraya la necesidad de estrategias complementarias para mejorar la restauración de estos ecosistemas.

Así que en algunos casos es necesario buscar otras estrategias.

Posibilidades del uso de costras biológicas en la restauración de suelos

Una de las técnicas más prometedoras en la restauración de suelos degradados es el uso de la propia biología del suelo. Las costras biológicas del suelo son formaciones de organismos microscópicos y macroscópicos que incluyen arqueas, bacterias, cianobacterias, líquenes, musgos o algas. Son los primeros colonizadores del suelo, y se atreven con todo, desde la roca hasta un suelo pavimentado, como el de la siguiente imagen.

Costra de musgo sobre un suelo sellado sobre la que ha comenzado a crecer hierba en las inmediaciones de la Escuela de Ingeniería Agronómica de la Universidad de Sevilla. Antonio Jordán/Imaggeo.

Las costras biológicas actúan como una barrera protectora contra la erosión, mejoran la infiltración del agua y favorecen la fertilidad del suelo al fijar carbono y nitrógeno. Son un sistema novedoso de restauración porque pueden rehabilitar suelos degradados de manera natural y sostenible, promoviendo la recuperación de la estructura y la biodiversidad del suelo sin necesidad de técnicas invasivas o costosas.

[Las costras biológicas son] un conjunto de organismos que viven en la superficie del suelo, son muy importantes a nivel global y en nuestro país ocupan una gran superficie dentro de los ecosistemas áridos y semiáridos, los que no están degradados, porque estos organismos son muy sensibles al pisoteo y la perturbación del suelo. Suelen ocupar buena parte de la superficie que no está ocupada por las plantas vasculares, son agrupaciones de musgos, de líquenes, de cianobacterias, y de una comunidad microbiana asociada que juega un papel ecológico muy importante. 

Estos organismos por una parte fijan carbono, contribuyen a aumentar los contenidos de materia orgánica del suelo y a reducir CO₂ de la atmósfera, también los hay capaces de fijar nitrógeno, y algunos, como las cianobacterias, secretan sustancias, se denominan exopolisacáridos, que fijan las partículas de suelo. Son como una especie de pegamento que aumenta la estabilidad del suelo y reduce su erosión. Debido a estas características, y a que son organismos que son capaces de vivir sin precipitación, solo con la humedad ambiental, son muy resistentes a la sequía, y se están empezando a utilizar en muchas zonas áridas del planeta para recuperar suelos degradados. Aquí en España hay investigación al respecto, como la del grupo de Yolanda Cantón en la Universidad de Almería, y hay pruebas piloto muy prometedoras para utilizar estos organismos, estas comunidades biológicas, en la lucha contra la desertificación

Fernando Maestre. Entrevista en Eldiario.es (2023).

Como hemos visto antes en este blog, las costras biológicas desempeñan un papel clave en la estabilización del suelo, la fijación de carbono y nitrógeno, y la retención de humedad, contribuyendo así a mejorar las condiciones edáficas para el establecimiento de nuevas plantas.

Los suelos en los espacios intermedios [entre la vegetación] suelen estar estabilizados por piedras o costras biológicas del suelo. Estas costras desempeñan un papel fundamental tanto en la prevención de la pérdida de suelo como en facilitar su desarrollo. El grado de protección que ofrecen los distintos tipos de costras contra la erosión eólica e hídrica sigue un orden jerárquico: suelo desnudo < costra de cianobacterias o algas < costra de líquenes < costra de musgos.

Los polisacáridos exudados por cianobacterias y algas verdes, en combinación con las rizoides de líquenes y musgos, atrapan y unen las partículas del suelo, aumentando el tamaño de los agregados del suelo. A medida que los agregados del suelo se agrandan, se vuelven más pesados, tienen una mayor superficie y son más difíciles de movilizar por el viento o el agua.

Las costras biológicas del suelo mantienen en su lugar suelos arenosos sueltos en pendientes pronunciadas y también estabilizan bolsillos de suelo muy somero. La microtopografía rugosa genera una capa límite de aire inmóvil que protege la superficie del suelo de la erosión por el viento.

Jayne Belnap, Julie H. Kalteneckerr, R. Rosentreter, John Williams, Steve leonard y David Eldridge. Biological Soil Crusts: Ecology and Management (2001).

Costra biológica de algas en el Parque Nacional de Saguaro (Arizona, Estados Unidos). National Parks Gallery.

Existen diferentes métodos para la restauración de suelos mediante costras biológicas. Uno de ellos es el trasplante de costras biológicas, que consiste en recolectarlas en suelos sanos y transferirlas a suelos degradados. Otro enfoque es el cultivo ex situ, donde se cultivan microorganismos específicos en laboratorio y luego se inoculan en el suelo. Además, algunos estudios han explorado la utilización de organismos individuales, como cianobacterias de los géneros Nostoc y Microcoleus, que han demostrado ser muy eficaces en la formación de costras biológicas y en la fijación de nitrógeno.

Muestra de biocostra de suelos áridos de Almería recogida sobre placa de Petri para su posterior estudio. Patricia de los Reyes Rodríguez.

Es necesario seguir investigando

A pesar del potencial de esta técnica, todavía se necesita mucha más investigación sobre la supervivencia y funcionalidad de las costras biológicas en condiciones naturales. La mayoría de los ensayos han sido realizados en condiciones controladas de laboratorio, por lo que es esencial evaluar su efectividad en el campo y su capacidad para resistir factores ambientales extremos, como sequías prolongadas y cambios en la temperatura del suelo.

Pero en la naturaleza, los componentes de las costras podrían trabajar juntos de forma positiva de maneras desconocidas, por lo que Reed se pregunta si las biocostras podrían beneficiarse de ser cultivadas como comunidades más grandes y establecidas. "Las colocamos en entornos hostiles, solas, y les decimos: vivan, prosperen. No vemos que lo hagan tanto como esperamos".

Esto llevó a los investigadores a probar un nuevo método de restauración inspirado en el césped. En primer lugar, esparcieron biocostra desmenuzada sobre una tela fina utilizada por los paisajistas. Cuando la costra crecía, la enrollaban y la desenrollaban en su destino final. Para sorpresa de Reed, la estrategia funcionó. Aunque había temido que los rollos de costra se deshicieran, se mantuvieron intactos y crecieron bien en su nuevo entorno. El método podría utilizarse en lugares pequeños y estratégicos, como junto a senderos, pero probablemente no a escala de todo el paisaje.

Jude Coleman. Todo sobre las biocostras: por qué los científicos trabajan para salvar la piel viva de la Tierra. El País (2024).

En definitiva, el uso de costras biológicas como método de restauración de suelos degradados representa una solución sostenible y eficaz. Al mejorar la estabilidad del suelo, aumentar su fertilidad y facilitar la colonización por nuevas especies vegetales, esta técnica ofrece un enfoque innovador para la conservación y restauración de ecosistemas frágiles, especialmente en regiones áridas y semiáridas.

Preguntas para pensar un poco

¿Dónde puedo ver biocostras en la naturaleza o en mi entorno cercano?

¿Qué organismos forman las costras biológicas que puedo observar en mi entorno?

¿Cómo ayudan las biocostras a restaurar suelos?

¿Por qué es importante restaurar suelos degradados?

¿Qué impacto tiene el cambio climático en la degradación del suelo?

¿Cómo afecta la actividad humana a la salud del suelo?

¿Qué puedo hacer para ayudar en la restauración de suelos degradados?