Proyectos destacados

Presencia de hormigas zompopas mejora disponibilidad de nutrientes en suelos de bosques tropicales

Dr. Adrián A. Pinto Tomás, PhD.
Rebeca Malavassi Campos
Daisy Arroyo Mora
César A. Parral

Hormiga zompopa de la especie Atta cephalotes, con una partícula de suelo. Los fragmentos de hojas cortadas se utilizan para alimentar al simbionte con el que conviven, el hongo Leucoagaricus gongylophorus, sustrato que se observa en el fondo de la fotografía.

Fuente: Dr. Adrián A. Pinto Tomás, PhD.

Nombre del proyecto

Impacto biogeoquímico de las hormigas Atta en tierras bajas del bosque tropical

Objetivo general

Caracterizar el impacto de las hormigas zompopas y sus nidos en los ciclos biogeoquímicos a través de escalas temporales y espaciales en un ecosistema tropical, centrándose en particular en el ciclo del carbono, influenciado por la disponibilidad de nitrógeno y fósforo.

Equipo de trabajo en la estación biológica La Selva (Organización para Estudios Tropicales), conformado por investigadores (as) de la Universidad de California en Riverside, Universidad de California en Merced, Universidad de Wyoming y Universidad Internacional de Florida.
Además,  se contó con colaboradores (as) de la Universidad de Auckland en Nueva Zelanda y la Universidad de Colorado (EE.UU.)

Fuente:
Dr. Adrián A. Pinto Tomás, PhD.

Objetivos específicos

  • Caracterizar la dinámica del carbono en nidos de zompopas y diferenciar las fuentes del flujo de CO2 entre las actividades de las hormigas, hongos y comunidad microbiana del nido.
  • Determinar la densidad de A.cephalotes en la Estación Biológica La Selva, con la finalidad de escalar la heterogeneidad del suelo creado y mantenido por las hormigas zompopas.
  • Fomentar la divulgación y discusión del impacto de las hormigas zompopas en los procesos biogeoquímicos del suelo.
  • Determinar el potencial metanogénico en colonias de hormigas de la tribu Attini.

Descripción del proyecto

El papel de los ecosistemas terrestres tropicales en el ciclo del carbono (C) y nitrógeno (N) es aún objeto de debate científico debido en parte a nuestra falta de información sobre los ciclos biogeoquímicos en estos ecosistemas.
Además, el impacto de los invertebrados del suelo es raramente considerado. Las hormigas cortadoras de hojas son ecológicamente importantes, y su influencia en la biogeoquímica del suelo y dinámica del carbono, así como en la heterogeneidad del suelo de los ecosistemas tropicales, es probablemente muy significativa.
Sin embargo, en la actualidad su papel en la mediación de los procesos del suelo permanece en gran parte sin cuantificar, siendo la motivación principal de este proyecto, el contribuir con este vacío en nuestra comprensión del funcionamiento de los ecosistemas tropicales.

 

Espigas para muestreo de gases a diferentes profundidades. Se tomaron muestras a 20, 60 y 100 cm de profundidad en parcelas con presencia de hormigas zompopas y parcelas sin hormigas zompopas (Fernandez-Bou et al., 2018).

Fuente: Dr. Adrián A. Pinto Tomás, PhD.

Logros destacados

La principal conclusión de este proyecto es que las hormigas zompopas tienen un importante impacto en los ciclos biogeoquímicos de los bosques tropicales.

Por ejemplo, las emisiones de CO2 de los suelos asociadas con zompopas fueron hasta 100.000 veces mayores que las emisiones de los suelos control. Esto significa que los suelos con hormigueros pueden emitir entre 15 y 60% más de CO2 que los suelos similares sin la presencia de hormigas.

Además, la presencia de zompopas mejora la disponibilidad de nutrientes en el suelo, principalmente de los elementos limitantes de fósforo y nitrógeno. Consecuentemente, se detectó una mayor presencia de raíces en los suelos asociados con zompopas que en los suelos control.

Adicionalmente, este proyecto permitió demostrar la producción de metano en los suelos asociados con zompopas, así como en realizar una caracterización preliminar de los microbios responsables de este proceso.

Finalmente, los análisis de composición y estructura de las comunidades microbianas sugieren que la presencia de colonias de hormigas zompopas reducen la diversidad bacteriana en los suelos asociados.

Sin embargo, las comunidades bacterianas presentes son diferentes para suelos control y suelos con zompoperos.

Por lo tanto, la presencia de las zompopas parece seleccionar un grupo de bacterias con alta actividad metabólica; pero se requieren futuros experimentos para confirmar estos hallazgos de manera experimental.

Adicionalmente se logró fortalecer la colaboración con investigadores (as) de la Universidad de California, Riverside y Merced, lo que permitió que un estudiante de la Universidad de Costa Rica se capacitara en generación de librerías para secuenciación de nueva generación.

 

Área geográfica de influencia

Población beneficiaria

Comunidad científica, especialmente mirmecólogos (as) (rama de la zoología que se ocupa de las hormigas), e interesados (as) en la biogeoquímica del suelo. Público en general de las áreas de estudio.

Otra información relevante

El grupo fue liderado por Michael Allen, Universidad de California, Riverside (EE.UU.), quien fue el responsable de la coordinación general de los esfuerzos de investigación.

El Dr. Allen proporcionó la instrumentación y el mantenimiento del sensor de suelo y la experiencia para la identificación de micorrizas, hongos simbióticos y saprófitos de suelo.

Además, participó Jane Zelikova, Universidad de Wyoming, quien se encargó de supervisar la dinámica comparativa de la biogeoquímica de Atta cephalotes. Coordinó las actividades de campo y de laboratorio, los análisis de isótopos en la Universidad de Wyoming, y facilitó las actividades de extensión educativa en La Selva.

Steven Oberbauer, Universidad Internacional de Florida, coordinó la instrumentación y medición de los flujos del carbono y su presencia en suelo.

Thomas Harmon y su estudiante de doctorado Ángel Fernández, Universidad de California, coordinaron la instalación de redes de sensores de suelo y evaluaron la humedad de los suelos y la dinámica del carbono, utilizando modelos computacionales, incluyendo el modelo HYDRUS, con la finalidad de escalar los efectos de la respiración de las hormigas zompopas en la dinámica del carbono a nivel de ecosistema.

Este grupo además contó con colaboradores (as) que apoyaron al proyecto en diferentes áreas, por ejemplo, el Dr. Luitgard Schwendenmann, de la Universidad de Auckland, Nueva Zelanda, quien proporcionó la instrumentación y experiencia para las mediciones del flujo de carbono gaseoso, los isótopos de carbono, y además coordinó las mediciones de la materia orgánica disuelta.

Nicole Trahan, Universidad de Colorado (EE.UU.), ayudó en la recolección de gas de suelo, análisis de isótopos, y coordinó los análisis de laboratorio para determinar la biomasa microbiana y las concentraciones de nutrientes del suelo.

En la Universidad de Costa Rica, la participación del Dr. Adrián Pinto brindó el apoyo logístico para la obtención de los permisos de investigación y la coordinación de las actividades de campo en La Selva, principalmente en lo que respecta al censo de las hormigas Atta cephalotes.

Además, se realizaron experimentos a nivel de laboratorio con colonias de A. cephalotes, relacionados con respiración y alimentación, y se llevó a cabo un taller de capacitación entre la Universidad de Costa Rica y la Estación Biológica La Selva: " Leaf cutter ants and ecosystem processes" del 14-20 de Julio del 2015. En esta actividad además participaron 19 estudiantes: 10 estadounidenses y 9 costarricenses.