El sòl com a memòria del paisatge: indicadors per a la gestió forestal

La comparació de microbiomes edàfics de pastures actives, àrees aforestades i sòls madurs per identificar les diferències en les seves comunitats microbianes i també la identificació de biomarcadors d’aquests sòls. La determinació de biomarcadors pot ajudar a desxifrar la història ecològica del lloc, la presa de decisions en la gestió del territori i l’adaptació a la crisi global del foc i l’escalfament global.

Mètodes bàsics

Àrea d’estudi: les Guilleries (nord-est de Catalunya, entre les comarques d’Osona i la Selva, i les províncies de Girona i Barcelona, NE de Catalunya).

Per seleccionar les localitats per prendre mostres de sòl, es va encreuar informació de paràmetres biofísics i antròpics. A les Guilleries es varen diferenciar dues zones: 1) A l’oest, un substrat dominat per gresos, conglomerats i argiles, amb més potencial de materials calcaris i argilosos. 2) A la resta de l’àrea d’estudi, la granodiorita fou la roca mare dominant; un material silícic àcid, amb un contingut de SiO2 superior al 55%.

Posteriorment, s’estudiaren les tipologies de vegetació actual i històrica. S’usaren els mapes de la cartografia dels hàbitats de Catalunya a escala 1:50.000 (versió 2), actualitzada el 2012 sobre les ortofotoimatges de l’ICGC de l’any 2018 (Aymerich et al., 2014; ICGC, 2018), i l’actualització de cobertes del sòl del 2022. Per obtenir dades històriques de tipologies i superfícies, s’usaren les imatges del vol del 1945 i el mapa de cobertes del sòl del 1956 de la província de Barcelona (CREAF, 2014). A la província de Girona s’elaborà la cartografia de cobertes per digitalització en pantalla de l’ortofotografia del 1956. Es buscaren les explotacions ramaderes existents a partir del Registre d’Explotacions Ramaderes (DARPA, 2024). Per recollir informació de la història ecològica del lloc, es feren enquestes semiestructurades a ramaders extensius i boscaters. Es varen recollir mostres de sòls amb tres usos funcionals a dins de l’àrea geogràfica de les Guilleries: boscos considerats poc explotats, amb nul·la o càrrega herbívora o herbivorisme residual silvestre, pastures que encara romanen en actiu i pastures abandonades entre els anys 1950 i 1965.

L’extracció d’ADN de les mostres de sòl es va fer amb el DNeasy® PowerSoil® Pro Kit (Qiagen, San Diego, CA, EUA) / PowerSoil® DNA Isolation Kit (Mobio) seguint les instruccions del fabricant.

La preparació de les llibreries de seqüenciació de la regió 16S bacteriana i ITS fúngica es va fer a partir de 30 nanograms (ng) d’ADN, els quals es varen sotmetre a amplificació mitjançant PCR (reacció en cadena per la polimerasa) de les regions: (i) V4 del gen 16S ribosòmic bacterià; (ii) ITS2 (internal transcribed spacer 2) fúngica. El procés de filtratge de les dades de seqüenciació va incloure eliminar: 1) regions amb baixa qualitat de seqüència. També es van eliminar els reads amb una longitud inferior al 75% de la seva llargària original després del truncament; 2) seqüències amb adaptador: reads contaminats amb seqüències d’adaptadors; 3) bases ambigües: reads que contenien bases N; 4) seqüències de baixa complexitat: per defecte, aquelles que contenien 10 pb consecutives iguals. Per garantir l’eliminació de les seqüències barcode de les llibreries de pool, les seqüències es van assignar a les mostres corresponents mitjançant alineacions (sense desajust de bases) contra les seqüències barcode. El filtratge es va fer amb els programes informàtics: i) iTools Fqtools fqcheck v.0.25 (Droop, 2016); ii) cutadapt v.2.6 (Martin, 2011); iii) readfq v1.0.

Resultats principals

La composició bacteriana i fúngica dels sòls analitzats en aquest estudi és consistent amb la que s’ha descrit habitualment en altres treballs sobre sòls edàfics.
Els nivells de diversitat alfa observats (dins de mostra) van ser intermedis, d’acord amb el que s’esperaria en sòls naturals no cultivats.
La composició fúngica va mostrar més variabilitat entre mostres (diversitat beta) que la bacteriana, probablement a causa d’una especialització funcional més estricta i una estructura pluricel·lular amb distribució espacial més delimitada.
Les composicions microbianes tant de bacteris com de fongs en els sòls d’aforestació es van situar en una posició intermèdia entre les de pastura i bosc, tot i que més properes al perfil dels boscos, cosa que indica un estat de transició ecològica de pastura cap a bosc.
Es van identificar diversos marcadors microbians tant de bosc com de pastura. No obstant això, la majoria foren específics de bosc.

Conclusions

Es posa en valor la metagenòmica del sòl com una eina innovadora per llegir el passat ecològic. L’anàlisi dels sòls, per mitjà de la metagenòmica, ha mostrat que els fongs, per exemple, varien més entre punts mostrejats que els bacteris, perquè tenen funcions més especialitzades i són més sensibles a les condicions particulars de cada indret.

Els anomenats sòls d’aforestació —antics terrenys de pastura on amb el temps hi ha crescut bosc— tenen una composició intermèdia entre la de les pastures i la dels boscos, la qual cosa indica un procés de transició ecològica cap a un ecosistema forestal. A més, s’han identificat diversos marcadors microbians que permeten rastrejar com ha evolucionat el territori.

La lectura genètica del sòl també ha ajudat a comprovar el paper essencial dels herbívors, tant domèstics com salvatges, en la configuració dels paisatges agroforestals. Les zones amb presència històrica de pastura mantenen ecosistemes més oberts, diversos i equilibrats, mentre la seva absència afavoreix la densificació forestal i la pèrdua de complexitat ecològica. Els resultats reforcen la idea que els herbívors són aliats naturals de la biodiversitat i que la seva gestió pot contribuir a uns boscos més resilients davant del canvi climàtic. Tot i que es requereix un estudi més aprofundit i contrastat en diversos hàbitats forestals, aquesta línia de recerca pot esdevenir d’utilitat per a l’adaptació i la mitigació del canvi climàtic, la pèrdua de biodiversitat i les pertorbacions, com el foc.