Por qué estamos aprendiendo a hacer biocostra, una 'piel' fundamental para el desierto

Anita Antoninka hace gotear un chorro de agua sobre diminutos puntos negros en una pequeña parcela del desierto de Arizona (Estados Unidos). Aunque el suelo a sus pies parece polvoriento y sin vida, la ecologista promete que hay vida oculta y que ella la resucitará. En cuestión de segundos, los puntos se despliegan en un suntuoso manto de diminutas hojas de color verde oscuro: musgo.

Cada musgo es más pequeño que la goma de borrar de un lápiz, y la repentina aparición de cientos de ellos crea una alfombra mágica de vida. Su truco, dice Antoninka, ha revelado "un mini ecosistema en funcionamiento".

Reseca o húmeda, esta capa milimétrica de microbios y plantas, llamada biocostra, crea una piel viva protectora para los lugares más secos de la Tierra. Las biocostras absorben dióxido de carbono y liberan oxígeno. También fertilizan el suelo seco al convertir el nitrógeno de la atmósfera en una forma que las plantas pueden utilizar, fomentando plantas más grandes cuyas raíces anclan el suelo, lo que a su vez evita la erosión.

Pero en las tierras secas de todo el mundo, las biocostras están amenazadas por el cambio climático, la ganadería y las actividades recreativas, entre otras actividades humanas. Las biocostras pueden volver a crecer, pero el proceso dura siglos. Si perdemos estas partes poco conocidas pero vitales del ecosistema del planeta, dicen los científicos, aumentarán las tormentas de polvo mortales, al tiempo que disminuye la biodiversidad.

Por eso Antoninka, de la Universidad del Norte de Arizona, y un pequeño grupo de investigadores de la biocostra han puesto en marcha un nuevo y ambicioso experimento: están cultivando biocostra en grandes parcelas de jardín y trasplantándola a algunas de las zonas áridas más degradadas del suroeste de Estados Unidos. El trabajo ofrece a los científicos la oportunidad de estudiar cómo afectará el cambio climático a estos ecosistemas resistentes pero frágiles.

"Estos experimentos ofrecen una gran oportunidad para forzar el sistema y comprender los mecanismos" que hacen que una biocostra sea lo bastante resistente como para sobrevivir al cambio climático, afirma Sasha Reed, ecóloga del Centro de Ciencias Biológicas del Suroeste del Servicio Geológico de Estados Unidos.

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Cómo empiezan las biocostras

Aunque las biocostras cubren actualmente miles de kilómetros cuadrados de suelo en todo el mundo (los científicos calculan que cubren el 12% de la superficie terrestre), cada costra comienza con un diminuto microbio llamado cianobacteria. Transportadas por el viento desde una biocostra existente, algunas especies de cianobacterias pueden vivir en suelos sueltos y estériles. No parece gran cosa, pero es suficiente para sembrar el principio de una nueva biocostra.

Pero estas células, por lo demás robustas, tienen un gran punto débil. Como plantas, absorben la luz solar, pero su color pálido significa que no producen melanina, un pigmento oscuro que actúa como protector solar químico, dejando su ADN vulnerable a la dañina radiación UV. Cuando el sol se vuelve intenso, las cianobacterias unicelulares se retiran justo debajo de la superficie, segregando azúcares pegajosos que crean una vía por la que pueden desplazarse.

Usando la punta de su paleta de cemento, Antoninka levanta un trozo de biocostra del tamaño de medio dólar de debajo de las enmarañadas ramas de un mezquite y lo pellizca entre los dedos pulgar e índice. Señala varias motas de tierra que cuelgan bajo el terrón en hilos casi invisibles, prueba de los carbohidratos pegajosos que dejan las cianobacterias. Sin esa actividad, dice Antoninka, este terrón sólido sólo sería más arena.

"Piensa en espaguetis. Si tiras un espagueti a la pared, se queda pegado. Lo mismo ocurre aquí", dice Antoninka, entrecerrando los ojos bajo el brillante sol de Arizona que alcanza los 29 grados incluso a mediados de noviembre: "A medida que las ciano [cianobacterias] construyen esta matriz, unen la superficie del suelo. Es algo bueno".

A las pálidas cianobacterias del viento se unen otras más oscuras. Ambos tipos de cianobacterias aportan nutrientes vitales y estabilidad al suelo, proporcionando a los musgos, líquenes y hongos un entorno más acogedor cuando ellos también soplan. Sólo cuando toda esta gama de organismos empieza a trabajar conjuntamente existe una verdadera biocostra. Las lluvias monzónicas estacionales inician la temporada de crecimiento de la biocostra. Cuando las aguas se retiran, los organismos de la biocostra se secan y entran en letargo. Cuando llega la siguiente humedad, las plantas resucitan. Reed no sabe cuánto tiempo puede pasar entre una inundación y otra, pero sospecha que al menos décadas, si no más.

Matthew Bowker, colega de Antoninka en la NAU, dice: "Toda esa superficie del suelo, si no estuviera unida, sería muy susceptible de ser arrastrada por el viento o por el agua".

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Pérdidas personales, grandes ganancias

Puede que las biocostras hayan evolucionado para resistir la sequía, pero no para resistirnos a nosotros.

El muro fronterizo que separa Estados Unidos de México recorre el límite sur del Monumento Nacional Organ Pipe Cactus. Las furgonetas de la Patrulla de Fronteras de EE. UU. levantan una nube de polvo casi constante bajo el cielo azul mientras cruzan el parque por lo que solía ser un hábitat privilegiado de biocostras. Cuando Antoninka vino aquí para ver cómo el tráfico y la maquinaria pesada traídos para construir el muro habían afectado a las antiguas costras, hizo un descubrimiento predecible: no les va bien. Cada paso lanza una pequeña nube de tierra suelta, porque no hay biocrostras que mantengan el suelo en su sitio durante los monzones de verano.

Antoninka se toma la pérdida como algo personal. Saluda a las biocostras en el campo como si fueran viejos amigos. "¡Hay una Heppia!", grita. “¡Y una Collema!”. Mientras recorre el perímetro de la corteza que su equipo ha recogido ese día, se alegra de encontrar una floración sorpresa. En cuclillas, observa más de cerca la mancha oscura en el polvo beige. "¡Qué monos sois! ¡Hola, chicos!".

Consternados por la pérdida generalizada de biocostra en el Suroeste a causa de la construcción, los incendios y otras actividades humanas, Antoninka y Bowker cultivan biocostras en el laboratorio, con el objetivo último de crear materiales de trasplante que ayuden a restaurarlas.

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Antoninka y su equipo se desplazaron al desierto de Sonora para recoger biocostra sana de Organ Pipe y de los monumentos nacionales de Tonto y Casa Grande. En los tres lugares se recogen pequeñas porciones de biocostra sana que sirven de semillero para el laboratorio.

Por suerte para los investigadores, sólo necesitan pequeñas porciones, porque los organismos de la biocostra son totipotentes, lo que significa que cualquier célula individual puede regenerar todo el organismo, siempre que las condiciones sean adecuadas.

Y adecuadas significa duras. La vida en un invernadero, con su temperatura, sombra y humedad constantes, es demasiado cómoda para la biocostra. Las parcelas al aire libre, protegidas del calor extremo y la aridez, fueron suficientes para endurecer las diminutas plantas sin matarlas. Ahora, el equipo cultiva nuevas costras en yute y otros sustratos biodegradables para que puedan enrollarse, transportarse y desenrollarse intactas en otro lugar.

"Antoninka está a la cabeza. Está haciendo avanzar este campo a una velocidad asombrosa", afirma Akasha Faist, ecóloga de pastizales de la Universidad Estatal de Nuevo México. Durante años, dice Faist, los ecologistas han estado esperando a que las biocostras volvieran por sí solas, pero ahora, los esfuerzos de Antoninka y otros han empezado a acelerar este proceso natural.

Hasta la fecha, los investigadores han trasplantado biocostras en función del lugar donde se encontraban originalmente las especies. Pero el trabajo de Reed en el USGS demuestra que incluso pequeños cambios en la temperatura y las precipitaciones pueden crear un estrés mortal en estos organismos que ya viven al límite. En lugar de cultivar costras en las condiciones actuales, Antoninka quiere cultivarlas en lugares más cálidos y secos para protegerse de un planeta aún más cálido.

"Tenemos que dejar de restaurar para donde estamos en el presente y avanzar hacia el futuro", dice Antoninka. "No sé si funcionará o no, pero merece la pena intentarlo".